کارخانه تولید اکسیژن PSA

کارخانه تولید اکسیژن PSA یک تجهیزات پیشرفته تولید اکسیژن بر اساس تکنولوژی غربال مولکولی است. اصل اصلی آن استفاده از ویژگی های جذب فیزیکی و واجذبی غربال های مولکولی است. در شرایط تحت فشار، غربال های مولکولی به طور انتخابی نیتروژن موجود در هوا را جذب می کنند، به طوری که اکسیژن جذب نشده می تواند متمرکز شود. پس از تصفیه بیشتر، این اکسیژن غلیظ با خلوص بالا آزاد می شود و برای تنفس بیماران فراهم می شود. هنگامی که فشار سیستم کاهش می یابد، غربال مولکولی نیتروژن جذب شده قبلی را آزاد می کند و آن را دوباره به اتمسفر تخلیه می کند. این فرآیند به طور متناوب بین دو برج جذب انجام می شود. از طریق چرخه‌های دوره‌ای فشار و رفع فشار، اکسیژن با غلظت بالا به طور مداوم و پایدار تولید می‌شود تا از تامین مداوم اکسیژن اطمینان حاصل شود.

جذب نوسان فشار (PSA) بر اساس جذب متفاوت اکسیژن و نیتروژن توسط غربال های مولکولی است که اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا را برای تولید اکسیژن جدا می کند. تولید اکسیژن را می توان در شرایط دمای معمولی و فشار کم، با هزینه کم، عملیات ساده و تولید سریع اکسیژن تکمیل کرد. این به سرعت جایگزین اکسیژن مایع بطری شد و با ایمنی، اقتصادی و راحتی به تجهیزات اصلی برای تامین اکسیژن در بیمارستان ها تبدیل شد. فناوری PSA از دهه 1970 در ایالات متحده و آلمان مورد استفاده قرار گرفت. اکثر ژنراتورهای اکسیژن PSA از سیستم فشرده سازی هوا، سیستم خشک کردن سرد، سیستم تولید اکسیژن و سیستم کنترل تشکیل شده اند. فرآیند اصلی کار آن به شرح زیر است: کمپرسور هوا هوا را به مخزن ذخیره هوا فشار می دهد که توسط خشک کن سرد خشک می شود. هوای فشرده و خشک شده وارد سیستم تولید اکسیژن می شود. سیستم تولید اکسیژن از غربال مولکولی برای تغییر ظرفیت جذب اکسیژن و نیتروژن در فشارهای بالا و پایین استفاده می کند تا اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا را جدا کند. در طول گردش برج جذب، هنگامی که غلظت اکسیژن به بیش از 90٪ می رسد، بوستر پمپ به طور خودکار شروع به فشار دادن اکسیژن به مخزن ذخیره می کند و سپس می توان اکسیژن را به تجهیزات مصرف کننده اکسیژن رساند.

سیستم فشرده سازی هوا

عملکرد سیستم فشرده سازی هوا استنشاق و فیلتر هوا، فشرده سازی و ذخیره آن و تامین هوای تمیز و فشار جزئی برای سیستم تولید اکسیژن است. ساختار کلی شامل یک فیلتر هوا، یک کمپرسور هوا و یک مخزن ذخیره هوا است. هوای استنشاقی به طور کلی قبل از اینکه توسط کمپرسور هوا تحت فشار قرار گیرد طی چندین مرحله فیلتر می شود. هوای تحت فشار وارد مخزن ذخیره هوا می شود. در این قسمت به دلیل حجم زیاد هوای استنشاقی قسمت فیلتر به راحتی با ناخالصی های موجود در هوا پر می شود و باعث انسداد و در نتیجه خرابی قسمت ورودی هوا می شود و در نتیجه کل دستگاه کار نمی کند. در کاربرد واقعی، قسمت فیلتر اغلب به موقع نگهداری و تمیز نمی شود و در نتیجه خاموش می شود. علاوه بر این، از آنجایی که کمپرسور هوا برای مدت طولانی کار می کند، نگهداری آن نیز بسیار مهم است. برای جلوگیری از آسیب دیدن سر دستگاه به دلیل اصطکاک شدید، روغن روانکار باید مرتباً تعویض شود.

سیستم خشک کردن سرد

بخش کلیدی کارخانه تولید اکسیژن PSA غربال مولکولی است و غربال مولکولی نیازهای بالایی برای رطوبت هوا دارد. اگر رطوبت خیلی زیاد باشد، غربال مولکولی رطوبت زیادی را در هوا جذب می کند و جداسازی و جذب اکسیژن و نیتروژن آن به سرعت از بین می رود. بنابراین، سیستم خشک کردن سرد نیز جزء ضروری و مهم مولد اکسیژن است. سیستم خشک کن سرد رطوبت هوای فشرده را خنک و متراکم می کند و سپس آن را تخلیه می کند. هوای فشرده پس از خشک شدن سرد وارد قسمت تولید اکسیژن می شود. در حال حاضر، قسمت خشک کردن سرد مولد اکسیژن جریان اصلی توسط مبرد خنک می شود. از طریق مبدل حرارتی و اواپراتور، رطوبت موجود در هوای فشرده متراکم و تخلیه می شود. هوای فشرده مرطوب ابتدا برای خنک سازی اولیه وارد مبدل حرارتی می شود و سپس از اواپراتور عبور می کند. مبرد تبخیر شده و گرمای موجود در هوا را بیشتر جذب می کند. هوای فشرده دوباره خنک می شود و رطوبت و روغن موجود در آن متراکم می شود. هوای فشرده خنک شده از جداکننده آب عبور می کند تا رطوبت متراکم شده و روغن را از هوا جدا کند. هوای فشرده پس از خشک شدن سرد از طریق مبدل حرارتی جریان می یابد تا هوای فشرده ورودی توسط سیستم کمپرسور هوا خنک شود و آن را به سیستم تولید اکسیژن ارسال می کند.

سیستم تولید اکسیژن

سیستم تولید اکسیژن بخش اصلی مولد اکسیژن است. در این قسمت است که می توان هوا را با خلوص بیش از 90 درصد به اکسیژن تبدیل کرد و در اختیار بیمار قرار داد. بخش اصلی آن برج جذب، علاوه بر پمپ فشار، مخزن بافر اکسیژن و برخی از شیرهای توزیع دوار چند طرفه و سایر لوازم جانبی است. اکثر ژنراتورهای اکسیژن مجهز به دو برج جذب هستند که در یک سیکل کار می کنند. هوای فشرده ارسال شده توسط سیستم خشک کردن سرد از طریق برج جذب جریان می یابد که نیتروژن را جذب می کند، بنابراین خروجی به اکسیژن با خلوص بالا تبدیل می شود. پس از تحت فشار قرار گرفتن توسط یک بوستر پمپ، اکسیژن را می توان مستقیماً از طریق یک مخزن بافر اکسیژن به بیمار رساند. در حال حاضر، غربال‌های مولکولی بیشتر مولدهای اکسیژن از غربال‌های مولکولی زئولیت استفاده می‌کنند که ترجیحاً می‌توانند نیتروژن را جذب کنند. علاوه بر این، برج جذب به یک ماده خشک کننده نیز مجهز است که باعث رطوبت زدایی بیشتر و حذف دی اکسید کربن می شود. هوای سرد خشک شده وارد برج جذب می شود و نیتروژن، دی اکسید کربن و بخار آب بسیار کمی در هوا توسط برج جذب جذب می شود. اکسیژن باقی مانده مستقیماً تخلیه می شود. پس از رفع فشار، ظرفیت جذب نیتروژن غربال مولکولی کاهش می یابد و نیتروژن جذب شده تخلیه می شود. غربال مولکولی پس از تخلیه نیتروژن می تواند نیتروژن را پس از فشار دوباره جذب کند.

دو برج جذب به طور متناوب فرآیند جذب نیتروژن تحت فشار/فشرده سازی تخلیه نیتروژن را تکرار می کنند و اکسیژن مورد نیاز به طور مداوم تولید می شود.

سیستم کنترل

سیستم کنترل عمدتاً توالی کار هر جزء را کنترل می کند. با توجه به آستانه فشار کاری هر جزء، رویه های کار کمپرسور هوا، بوستر پمپ، خشک کن سرد و سایر اجزا را کنترل می کند. علاوه بر این، کنترل ورودی/خروجی رابط کاربری، اطلاعات هشدار و خطا و ... را نیز ارائه می دهد که یک قسمت الکتریکی عمومی است و هیچ تفاوتی با سایر لوازم برقی ندارد.

(1) تولید الکترونیک

در زمینه تولید الکترونیک، به ویژه در فرآیند تولید نیمه هادی، ژنراتورهای اکسیژن PSA (Pressure Swing Adsorption) نقش حیاتی دارند. تولید نیمه هادی شامل چندین مرحله فرآیند کلیدی است که الزامات سختی برای اکسیژن با خلوص بالا دارد. به عنوان مثال، در فرآیند اکسیداسیون، یک لایه نازک اکسیدی یکنواخت باید بر روی سطح ویفر سیلیکونی تشکیل شود که به طور مستقیم بر عملکرد و قابلیت اطمینان دستگاه تأثیر می گذارد. مرحله تمیز کردن از اکسیژن با خلوص بالا برای حذف مواد آلی و ذرات روی سطح ویفر سیلیکونی استفاده می کند تا از تمیزی دستگاه اطمینان حاصل شود و از نقص در فرآیندهای بعدی جلوگیری شود. فرآیندهای پردازش مانند رسوب شیمیایی بخار (CVD) و رسوب بخار فیزیکی (PVD) اجزای الکترونیکی نیز نیاز به یک منبع اکسیژن با خلوص بالا و پایدار دارند. ژنراتورهای اکسیژن PSA می توانند به طور مداوم این نیازها را تامین کنند و از کنترل دقیق جو در طول فرآیند اطمینان حاصل کنند و در نتیجه ثبات و کیفیت محصول را بهبود بخشند. علاوه بر این، راندمان و صرفه اقتصادی بالا ژنراتورهای اکسیژن PSA آنها را به گزینه ای ایده آل برای کارخانه های تولید نیمه هادی تبدیل می کند. سیستم تولید اکسیژن در داخل، وابستگی به عرضه خارجی را کاهش می‌دهد، هزینه‌های لجستیک و ریسک‌های زنجیره تامین را کاهش می‌دهد و می‌تواند به طور انعطاف‌پذیری تولید اکسیژن را برای مقابله با نوسانات تولید و رفع نیازهای تولید در مقیاس بزرگ تنظیم کند.

(2) صنایع غذایی و آشامیدنی

در صنعت غذا و نوشیدنی، ژنراتورهای اکسیژن PSA (Pressure Swing Adsorption) به طور گسترده در فرآیند نگهداری مواد غذایی استفاده می شود. عملکرد اصلی آنها تامین اکسیژن با غلظت بالا برای افزایش ماندگاری مواد غذایی است. در تکنولوژی مدرن بسته بندی مواد غذایی، استفاده از اکسیژن با خلوص بالا برای بسته بندی می تواند به طور موثری از رشد باکتری های بی هوازی جلوگیری کرده و فرآیند اکسیداسیون مواد غذایی را کند کند و در نتیجه تازگی و ارزش غذایی مواد غذایی را حفظ کند. به عنوان مثال، مدت زمان ماندگاری مواد غذایی فاسد شدنی مانند گوشت تازه، میوه ها، سبزیجات و محصولات لبنی را می توان پس از درمان با اکسیژن با غلظت بالا به میزان قابل توجهی افزایش داد. علاوه بر این، استفاده از مولدهای اکسیژن PSA می تواند ثبات خلوص و غلظت اکسیژن را در طول فرآیند بسته بندی تضمین کند و در نتیجه از مشکل نوسانات غلظت اکسیژن که ممکن است در روش های سنتی وجود داشته باشد جلوگیری کرده و ایمنی و کیفیت مواد غذایی را بیشتر بهبود بخشد. در خط تولید مواد غذایی و نوشیدنی، ژنراتورهای اکسیژن PSA نه تنها عمر مفید محصولات را بهبود می بخشند، بلکه به شرکت ها کمک می کنند تا کارایی تولید را بهبود بخشند و تلفات و هزینه ها را کاهش دهند. در عین حال، فناوری بسته بندی اکسیژن با غلظت بالا نیز رقابت پذیری محصولات را در بازار بهبود می بخشد و تقاضای مصرف کنندگان برای مواد غذایی با کیفیت بالا را برآورده می کند.

(3) زیردریایی ها و تجهیزات غواصی

در زیردریایی ها و تجهیزات غواصی، استفاده از ژنراتورهای اکسیژن PSA (Pressure Swing Adsorption) بسیار مهم است، عمدتاً برای اطمینان از اینکه اعضای خدمه و غواصان دارای اکسیژن کافی در یک محیط بسته هستند. در زیردریایی ها، یکی از بزرگترین چالش های پیش روی خدمه، حفظ سطح اکسیژن کافی به دلیل غواصی طولانی مدت و عملیات زیر آب است. روش‌های سنتی تامین اکسیژن معمولاً بر ذخیره مقادیر زیادی از اکسیژن فشرده تکیه می‌کنند که نه تنها فضای ارزشمندی را اشغال می‌کند، بلکه خطرات ایمنی خاصی را نیز به همراه دارد.

ژنراتورهای اکسیژن PSA اکسیژن را از هوای اطراف استخراج می کنند تا یک روش مداوم، پایدار و کارآمد برای تولید اکسیژن ارائه دهند که به طور قابل توجهی توانایی و ایمنی رزمی خودران زیردریایی را بهبود می بخشد. برای تجهیزات غواصی، به ویژه در عملیات طولانی مدت زیر آب و اکتشاف در اعماق دریا، ژنراتورهای اکسیژن PSA نیز نقش کلیدی دارند. هنگامی که غواصان در یک زنگ غواصی بسته یا لباس غواصی کار می کنند، سیلندرهای اکسیژن سنتی به دلیل کاهش اکسیژن زمان کار خود را محدود می کنند، در حالی که ژنراتورهای اکسیژن PSA می توانند اکسیژن را در زمان واقعی تولید کنند، و اطمینان حاصل شود که غواصان در طول ماموریت دارای اکسیژن مداوم هستند، و تا حد زیادی گسترش می یابد. زمان عملیات زیر آب و بهبود کارایی و ایمنی کار. علاوه بر این، قابل حمل بودن و راندمان بالای اکسیژن سازهای PSA، آنها را به بخش مهمی از تجهیزات غواصی مدرن تبدیل کرده است. آنها به طور گسترده ای در غواصی نظامی، اکتشاف در اعماق دریا، مهندسی دریایی و سایر زمینه ها استفاده می شوند و توسعه و کاربرد فناوری غواصی را ترویج می کنند. بنابراین، استفاده از تغلیظ کننده های اکسیژن PSA در زیردریایی ها و تجهیزات غواصی نه تنها مشکل تامین اکسیژن را حل می کند، بلکه ایمنی و کارایی عملیات کلی را بهبود می بخشد و به یک تجهیزات فنی ضروری در این زمینه ها تبدیل می شود.

تگ های محبوب: کارخانه تولید اکسیژن PSA، تولید کنندگان کارخانه تولید اکسیژن PSA چین، تامین کنندگان