نبات الأكسجين

أنواع مصانع الأكسجين

مصنع الأكسجين هو منشأة صناعية واسعة النطاق قادرة على استخلاص الأكسجين من الهواء المحيط من خلال مجموعة متنوعة من الطرق. تتوفر العديد من أنواع مصانع الأكسجين. فيما يلي وصف موجز لكل نوع:

• مصانع الأكسجين بامتصاص التذبذب الضغطي (PSA): تستخدم هذه المصانع تقنية الامتصاص لفصل الأكسجين عن مكونات الهواء الأخرى. بشكل عام، تحتوي حاويتان امتصاص متطابقتان على مواد ماصة انتقائية. تحت الضغط العالي، تمتص المادة الماصة النيتروجين والغازات النزرة الأخرى بشكل انتقائي، تاركة الأكسجين وراءها. عملية مصنع الأكسجين PSA مستمرة لأن حاويات الامتصاص تعمل بالتناوب. تتمتع مصانع الأكسجين PSA بمزايا إنتاج الأكسجين عالي النقاء وإنتاج مستقر. تُستخدم على نطاق واسع في المجالات التي تتطلب مستوى عالٍ من الأكسجين.
• مصانع الأكسجين بامتصاص التذبذب بالفراغ (VSA): يشبه مبدأ عمل مصانع الأكسجين VSA مبدأ عمل مصانع PSA. ومع ذلك، تستخدم مصانع VSA فراغًا لإزالة الغازات الممتصة. هذا يطبق ضغط فصل أقل من طريقة PSA. يشغل مصنع الأكسجين VSA مساحة أقل مقارنةً بمصانع الأكسجين PSA. مما يجعل مصانع VSA أكثر ملاءمة لمتطلبات إنتاج الأكسجين على نطاق صغير.
• مصانع الأكسجين باستخدام الغربال الجزيئي: تُصنع الغربال الجزيئي من سيليكات الألومنيوم المعدنية البلورية. لديهم هياكل مسام محددة جيدًا وأحجام. تتيح هياكل مسامها فصل الغازات، بما في ذلك النيتروجين والأكسجين. في مثل هذه مصانع الأكسجين، تسمح الغربال الجزيئية بشكل انتقائي للجزيئات الصغيرة، مثل بخار الماء وثاني أكسيد الكربون، بالمرور بينما تحتفظ بالجزيئات الأكبر، مثل النيتروجين. هذه العملية تطلق الأكسجين النقي. تعمل مصانع الأكسجين باستخدام الغربال الجزيئي بشكل مشابه لمصانع PSA و VSA. ومع ذلك، فهم يستخدمون مواد مختلفة لغربلة الغازات. توفر هذه المصانع ميزة التشغيل المرن ويمكنها التكيف مع أحجام الهواء المتنوعة.

للتلخيص، تختلف مصانع الأكسجين المذكورة أعلاه عن بعضها البعض في بعض التفاصيل، مثل مبدأ العمل، ومواد البناء، وطريقة التشغيل. يحتاج مشتري الأعمال إلى معرفة أن هذه الميزات المميزة تجعل كل نوع من مصانع الأكسجين مناسبًا لتطبيق معين في منطقة صناعية. يُقترح أن يأخذ مشتري الأعمال في الاعتبار متطلبات الإنتاج المحددة وظروف الموقع عند اختيار مصنع الأكسجين المناسب.

مواصفات وصيانة مصانع الأكسجين

المواصفات

• قدرة الإنتاج:

  تشير قدرة إنتاج مصنع الأكسجين إلى كمية الأكسجين التي يمكن للمصنع إنتاجها خلال فترة زمنية محددة. عادة ما يتم التعبير عنها بالأمتار المكعبة في الساعة (م3/ساعة) أو الأطنان في اليوم (TPD). يجب أن تكون قدرة الإنتاج قادرة على تلبية الاستخدام المقصود أو الطلب السوقي.

• النقاء:

  نقاء الأكسجين المنتج من قبل المصنع هو تركيز الأكسجين بين جميع الغازات. عادة ما تنتج مصانع الأكسجين الصناعية أكسجينًا عالي النقاء بنسبة 90٪ إلى 95٪، وتحتاج مصانع الأكسجين الطبية إلى التأكد من أن الأكسجين الذي تنتجه يبلغ 99٪ أو أكثر.

• ضغط التشغيل ودرجة الحرارة:

  يشير ضغط العمل ودرجة الحرارة إلى الضغط ودرجة الحرارة اللذين يعمل بهما مصنع الأكسجين بشكل طبيعي. هذه المعلمات حاسمة لتصميم واختيار المعدات، فضلاً عن ضمان التشغيل الآمن والكفاءة وقد تختلف حسب العملية المستخدمة.

• استهلاك الطاقة:

  استهلاك الطاقة هو كمية الطاقة التي يستخدمها المصنع في إنتاج الأكسجين. يمكن التعبير عنها من حيث استهلاك الكهرباء لكل وحدة من الأكسجين المنتجة أو بالكيلووات ساعة (kWh) لكل متر مكعب. يمكن أن يؤدي انخفاض استهلاك الطاقة إلى تقليل تكاليف الإنتاج وتحسين القدرة التنافسية.

• الأتمتة والتحكم:

  تعتمد مصانع الأكسجين بشكل عام على أنظمة التحكم الآلي لتحقيق التشغيل والمراقبة التلقائية للمصنع. قد يشمل ذلك ميزات مثل وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs)، وشاشات واجهة الإنسان والآلة، والمراقبة عن بعد، إلخ، مما يسهل إدارة وصيانة المصنع.

الصيانة

صيانة مصنع الأكسجين أمر بالغ الأهمية للحفاظ على أدائه وكفاءته وسلامته. فيما يلي إجراءات صيانة مصنع الأكسجين.

• التفتيش المنتظم للمعدات:

  افحص بانتظام المعدات الرئيسية لمصنع الأكسجين، مثل مولدات الأكسجين، والضاغطات، والمنقيات، والمجففات، إلخ. تحقق بصريًا من وجود علامات التآكل أو التلف أو التسرب. قم بمعايرة وصيانة أدوات القياس بانتظام لضمان دقتها وموثوقيتها.

• الحفاظ على التزييت المناسب:

  حافظ على التزييت المناسب للأجزاء المتحركة ومحامل المعدات لتقليل الاحتكاك والتآكل. فحص وتغيير زيوت التشحيم بشكل دوري حسب الحاجة للحفاظ على أداء تزييت جيد.

• الحفاظ على نظافة البيئة:

  حافظ على بيئة عمل مصنع الأكسجين نظيفة ومرتبة لتجنب دخول الغبار والحطام إلى المعدات. أنشئ أنظمة مناسبة لتطهير الغبار والهواء لتقليل تلوث بيئة التشغيل للمعدات.

• الفحوصات الأمنية:

  افحص بانتظام مرافق وأجهزة السلامة، بما في ذلك صمامات الأمان، وصمامات التفريغ، وأجهزة الإغلاق الطارئ، إلخ. تأكد من التشغيل الصحيح والامتثال لمعايير السلامة. افحص وصيانة خطوط أنابيب الغاز والتجهيزات بانتظام لتجنب التسرب وضمان أمان نقل الغاز.

سيناريوهات مصانع الأكسجين

يُستخدم مصنع الأكسجين الصناعي في العديد من التطبيقات التي لا غنى عنها للعمليات الصناعية. بعض سيناريوهات الاستخدام هي كما يلي:

• الصناعة المعدنية

  يلعب الأكسجين دورًا مهمًا في صناعة الحديد والصلب. يتم حقن الأكسجين في أفران صهر الصلب لتحسين كفاءة الاحتراق، وتقليل الشوائب، وتحسين جودة الحديد المنصهر.

• الصناعة الطبية

  تستخدم مرافق الرعاية الصحية مثل المستشفيات مصانع الأكسجين الطبية لإنتاج الأكسجين. يُستخدم للمرضى الذين يحتاجون إلى رعاية مستمرة واهتمام. يستخدم موفرو الرعاية الصحية المنزلية أيضًا الأكسجين بشكل محمول للمرضى الذين يتلقون العلاج في المنزل.

• الصناعة الكيميائية

  يُستخدم الأكسجين كمادة خام أساسية لصنع العديد من المركبات الكيميائية والتوليف العضوي. كما يستخدم لأكسدة وتعزيز التفاعلات الكيميائية. بالإضافة إلى ذلك، يُستخدم الأكسجين في معالجة المياه لتعزيز نمو البكتيريا التي تقلل من الملوثات.

• تربية الأحياء المائية

  في تربية الأحياء المائية، الأكسجين عامل أساسي لتعزيز نمو الأسماك والكائنات المائية الأخرى. يستخدم مصنعو معدات اللحام مصانع الأكسجين الصغيرة لإنتاج الأكسجين.

  صناعة التعدين

  في صناعة التعدين، يُستخدم الأكسجين النقي لدعم التنفس تحت الأرض. يعزز الأكسجين النقي جودة الغلاف الجوي في المساحات الضيقة وأنفاق التعدين. كما يقلل من خطر الحريق والانفجار.

• تصنيع الزجاج

  في صناعات تصنيع الزجاج، يُستخدم الأكسجين لتعزيز الاحتراق في أفران ذوبان الزجاج. يُستخدم الأكسجين في هذه الصناعات لتحسين كفاءة الذوبان، وتقليل الوقت المستغرق في ذوبان المواد الخام، وتحسين وضوح وجودة منتجات الزجاج.

• تصنيع المعادن

  في صناعة تصنيع المعادن، يُستخدم الأكسجين لقطع ولحام المعادن. يعزز الأكسجين الاحتراق في مشاعل القطع، مما ينتج عنه لهب عالي الحرارة يذوب المعدن. يُستخدم الأكسجين في اللحام لإنشاء قوس في قوس اللحام بالغاز المعدني وحماية المعدن الصلب.

• صناعة البتروكيماويات وتكرير النفط

  في صناعات البتروكيماويات وتكرير النفط، يُستخدم الأكسجين في عمليات متنوعة، بما في ذلك التشقق الحفزي والمعالجة الهيدروجينية. في المعالجة الهيدروجينية، يُستخدم الأكسجين لتحسين جودة النفط الخام عن طريق إزالة الشوائب مثل الكبريت والنيتروجين من مادة البتروكيماويات الخام.

• إنتاج الكربون الأسود

  يتطلب إنتاج الكربون الأسود إمدادًا محكمًا بالأكسجين أثناء عملية الكربون الأسود في الفرن. تتضمن عملية الفرن التحلل الحراري للهيدروكربونات في وجود كمية معينة من الأكسجين لإنتاج الكربون الأسود.

• تصنيع أشباه الموصلات

  في تصنيع أشباه الموصلات، يُستخدم الأكسجين لأكسدة رقائق السيليكون. ينتج الأكسجين ثاني أكسيد السيليكون على سطح رقائق السيليكون. كما يستخدم في غرف الأكسدة لتنمية طبقات أكسيد في مكونات الرقاقة متعددة الطبقات.

كيفية اختيار مصانع الأكسجين

عند اختيار مصنع لإنتاج الأكسجين، هناك العديد من الأشياء المهمة التي يجب مراعاتها. أولاً، من الضروري التفكير في الحاجة إلى الأكسجين. وهذا يعني معرفة كمية الأكسجين الطبي الذي يجب شراؤه وبأي مستوى من النقاء. يجب على الشركات اختيار النوع المناسب من مولد الأكسجين بناءً على احتياجاتها المحددة. بعد ذلك، يجب على المشترين البحث عن آلات موثوقة وقوية. يجب عليهم اختيار المصانع المصنوعة من مواد ممتازة ومختبرة لأداء جيد. توفر الشركات المصنعة الموثوقة مصانع تعمل بشكل جيد وتدوم طويلاً.

من الضروري أيضًا اختيار مصانع الأكسجين سهلة التشغيل والصيانة. يمكن أن تسبب الآلات المعقدة مشاكل وتكاليف أكبر في المدى الطويل. لذلك، اختر مصانع ذات روتين صيانة بسيط. ضع في اعتبارك أيضًا حجم وسعة مصنع الأكسجين. تأكد من أن الأبعاد مناسبة للمساحة المقصودة. تأكد أيضًا من أن سعتها كافية لتوفير الكمية المطلوبة من الأكسجين. فحص ميزات المصانع المختلفة. قد يكون لدى بعضها تقنية متقدمة مثل الإغلاق التلقائي أو المراقبة عن بعد. اختر المصنع الذي يحتوي على ميزات مفيدة تتناسب مع الاحتياجات المحددة.

بالإضافة إلى ذلك، تحقق من وجود خيارات موفرة للطاقة في المصنع. تعمل مصانع الأكسجين بشكل مستمر، لذلك يمكن أن تؤثر كفاءة الطاقة بشكل كبير على تكاليف التشغيل. أخيرًا، يجب على مشتري الأعمال مقارنة أسعار الشركات المصنعة المختلفة. مع مراعاة الميزانية، من الأفضل الاستثمار في مصنع عالي الأداء والتنازل عن الجودة.

أسئلة شائعة حول مصانع الأكسجين

س1 ما نوع الأكسجين الذي يوفره جهاز تركيز الأكسجين؟

ج1 الأكسجين الطبي خالٍ من جميع أشكال الملوثات. يتم توريده للمرضى الذين يعانون من مشاكل في الجهاز التنفسي وأولئك الذين لا تحصل أجسامهم على الأكسجين الكافي أثناء الأنشطة اليومية.

س2 هل يمكن تحويل الهواء إلى أكسجين؟

ج2 من الممكن استخلاص الأكسجين من الهواء الجوي باستخدام مصنع فصل الهواء بالتبريد. في هذا الإعداد، يتم تبريد النيتروجين والأكسجين حتى يتحولان إلى سائل، ثم تُستخدم عملية التقطير لفصل الغازين.

س3 هل يمكن تحقيق فصل الهواء دون استخدام عمليات التبريد؟

ج3 نعم، من الممكن فصل الهواء دون استخدام تقنيات التبريد. إحدى الطرق الشائعة هي امتصاص التذبذب الضغطي (PSA)، حيث يُسمح للنيتروجين بالمرور عبر مادة تمتصه بشكل انتقائي بينما ينفذ غاز الأكسجين ويُجمع عند المخرج.

س4 من هو مناسب للعلاج بالأكسجين؟

ج4 المرضى الذين لديهم مستويات منخفضة من الأكسجين في دمائهم وأولئك الذين يعانون من حالات صحية تسبب خلل في أنظمة أجسامهم هم مرشحون مثاليون للعلاج بالأكسجين.

س5 كم نسبة الأكسجين في الهواء من حولنا؟

ج5 حوالي 21% من الهواء الذي نتنفسه هو أكسجين. وتتكون النسبة المتبقية من النيتروجين والغازات الأخرى.