Криогенно разделяне на въздуха срещу PSA: Коя технология отговаря на вашите нужди от газ?

 

В развиващия се пейзаж на индустриални газови приложения-от производство на стомана и електроника до медицинска кислородна и водородна енергия-ефективното-отделяне на газ на място става все по-решаващо. Сред различните технологии за генериране на газ, две се очертаха като основни избори: Криогенни въздушни сепарационни единици (ASU) и системи за адсорбция с промяна на налягането (PSA). Всеки предлага различни технически предимства и се вписва в различни оперативни контексти, особено когато става въпрос за разделяне на кислород и азот.

Като глобален висок{0}}доставчик на газови решения, NEWTEK Group е специализирана както в криогенно разделяне на въздуха, така и в системи за кислород PSA, с над 9000 системи, инсталирани по целия свят. Тази статия има за цел да демистифицира въпроса: Коя технология е подходяща за вашите нужди от газ? Чрез сравняване на криогенни ASU и PSA системи в пет основни измерения-чистота, капацитет, енергийна ефективност, отпечатък и гъвкавост-ние обръщаме внимание на основните опасения на инженерни екипи, инвеститори в проекти и плановици за промишлен газ.

Независимо дали управлявате завод за стомана, изискващ 99,999% кислород, или управлявате линия за опаковане, която се нуждае от гъвкав азот със средна-чистота, разбирането на компромисите-между PSA и криогенното разделяне може да ви помогне да избегнете свръхинвестиция, недостатъчна производителност или несъответствие в дизайна. Нека разбием науката, икономиката и-реалния свят на двете технологии-подкрепени от глобалния проектен опит на NEWTEK-, за да насочим следващото ви решение.
 

Преглед на двете технологии

При модерното промишлено газоснабдяване изборът на правилната технология за разделяне е от решаващо значение за контролиране на разходите, осигуряване на качеството на газа и поддържане на стабилността на системата. Двете основни технологии за кислород/азот са криогенно разделяне на въздуха (ASU) и адсорбция с промяна на налягането (PSA). Те се основават на различни физически принципи и са подходящи за различни сценарии на приложение-и двете са основни предложения на NEWTEK Group.

Криогенно разделяне на въздуха
 

Принцип на работа

Технологията за криогенно разделяне на въздуха разчита на разликата в точките на кипене на различните газове във въздуха. Той охлажда въздуха до -180 градуса или по-ниско, втечнява го и подава течния въздух в дестилационна колона за фракциониране за отделяне на кислород, азот, аргон и други газове с висока{4}}чистота. Това е основната технология зад мащабните проекти на NEWTEK, като 4x40000Nm³/h ASU в Перу и системата 51000Nm³/h във Филипините.

Основни функции

Чистотата на кислорода може да достигне по-голяма или равна на 99,5%, азота по-голяма или равна на 99,999%, а аргонът може да се-произведе съвместно.

Системата интегрира компресори, охладителни камери, топлообменници, дестилационни кули и резервоари за съхранение на течности-проектирани за дългосрочна-стабилност.

Оптимизиран за широко{0}}мащабно, непрекъснато търсене на газ с енергийно{1}}ефективни конструкции (както е демонстрирано в проекта на NEWTEK за енергийна оптимизация на 45 000 m³/h ASU).

Типични сценарии за приложение

Металургия на желязото и стоманата: Кислородно продухване и рафиниране (проектът на NEWTEK в Перу поддържа широко{0}}мащабно производство на стомана).

Широкомащабна{0}}химическа промишленост: Доставка на газ от суровини и защитен газ.

Електрически централи: Зареждане с кислород за по-чисто изгаряне.

Газови компании: Продажба на бутилиран или течен газ (използване на възможностите за криогенно втечняване на NEWTEK).
 

✅ Технически акценти: Висока производителност, висока чистота, много-ко-производство на газ, енергийно-ефективен в мащаб.❌ Ограничения: По-висока първоначална инвестиция, по-дълго-време за стартиране, по-малко подходящо за чести корекции на натоварването.
 

PSA (адсорбция при промяна на налягането)

Принцип на работа

PSA използва разликата в адсорбционния капацитет на материалите за молекулярно сито (напр. въглеродно молекулярно сито, зеолит 13X) за различни газове под високо налягане. Той насочено адсорбира специфичен компонент във въздуха (напр. азот или кислород) при високо налягане, докато други газове се отделят. Когато налягането намалее, адсорбираният газ се освобождава и молекулярното сито се регенерира-, позволявайки непрекъсната работа.

Основни функции

Чистотата на кислород обикновено варира от 90% до 95%; чистота на азот от 95% до 99,5%.

Приема редуваща се работа в двойна-кула за стабилни цикли на адсорбция и регенерация.

Модулен, монтиран-на плъзгач дизайн за бързо разгръщане (ключово предимство на PSA системите на NEWTEK за медицинска и-промишлена употреба в малък мащаб).

Типични сценарии за приложение

Медицински институции: Системи за подаване на кислород за държавни болници (въведени от NEWTEK във Филипините).

Хранителна промишленост: Консервиране и опаковане на азот.

Обработка на метали: Лазерно рязане снабдяване с кислород.

Лаборатории, развъдни и озонови генератори: потребление на кислород/азот с малък до среден поток.

✅ Технически акценти: Бързо стартиране-(минути), ниска консумация на енергия, компактен отпечатък, лесна поддръжка.❌ Ограничения: Не може да произвежда аргон с висока-чистота, чистотата на газа е ограничена от селективността на адсорбция.

 

Технологична посока	Тип газ	Чистота на кислород/азот	Време за стартиране-	Приложими сценарии	Мащабируемост	Консумация на енергия
Криогенно разделяне на въздуха	Кислород, азот, аргон	По-голямо или равно на 99,5% (кислород); По-голямо или равно на 99,999% (азот)	часове	Големи индустриални обекти	Еднократен{0}} дизайн с голям капацитет	Висока обща, ниска единична цена в мащаб
Адсорбция на PSA	Кислород, азот	90-95% (кислород); 95-99,5% (азот)	минути	Разпределени/малки и средни{0}}фабрики	Модулно разширение	Нисък, енергийно-ефективен за малък до среден капацитет

Критерии за сравнение

Процесът на избор на технология за отделяне на газове е по същество претегляне на много{0}}измерни фактори като изисквания за чистота, производствен мащаб, трудност при работа и поддръжка и икономика. По-долу е даден сравнителен анализ на криогенното разделяне на въздуха и PSA от пет основни измерения-, подобрени с прозрения от глобалния проектен опит на NEWTEK.

 

Чистота на газа и вид на произвежданите газове

 

Криогенно разделяне на въздуха

Техническото предимство се крие в отделянето с ултра-висока чистота: кислород, по-голям или равен на 99,5%, азот, по-голям или равен на 99,999% и съвместно произвеждан аргон (използван при заваряване и възстановяване на редки газове).

Идеален за сценарии, изискващи висока чистота и мулти{0}}ко-газово производство, като електронно производство, високо-рафиниране на стомана и химически синтез-всички ключови пазари за NEWTEK.

Адсорбция на PSA

Чистота на кислород: 90-95%; чистота на азот: 95-99,5%; не може да отдели аргон.

Подходящ за индустрии със средни изисквания за чистота, но високи изисквания за стабилност, като капсулиране на храни, доставка на медицински кислород и озонови системи-области, където модулните PSA системи на NEWTEK превъзхождат.

Резюме

Изберете Cryogenic, ако имате нужда от ултра{0}}газове с висока чистота или съвместно-производство на аргон (напр. големи стоманодобивни заводи или химически паркове).

Изберете PSA за-рентабилно непрекъснато снабдяване с отделни газове със средна{1}}до-висока чистота (напр. болници или малки производствени предприятия).

Производствен капацитет

 

Криогенно разделяне на въздуха

Начален капацитет: По-голям или равен на 500 Nm³/h, мащабируем до 100 000 Nm³/h (проектът на NEWTEK в Перу 4x40000Nm³/h е отличен пример).

Персонализирани EPC проекти, подходящи за кислородни станции, мелници за желязо и стомана и големи химически паркове.

Адсорбция на PSA

Стартов капацитет: Гъвкав, от 10 Nm³/h до 500 Nm³/h.

Модулната структура поддържа-точково разпределение и-разгръщане при поискване-идеално за болници, лаборатории и мобилно доставяне на кислород (филипинските медицински кислородни системи на NEWTEK използват този дизайн).

Резюме

Криогенен: За широко{0}}производство на газ и централизирано снабдяване с газ.

PSA: За гъвкаво разширяване на капацитета и приложения от точка-до-точка.

 

Енергийна ефективност и оперативни разходи

Криогенно разделяне на въздуха

По-висока първоначална инвестиция (персонализирани EPC проекти), но при-експлоатация в голям мащаб, единичното потребление на газ на енергия (kWh/Nm³) намалява-, осигурявайки икономически предимства.

Енергийната оптимизация на NEWTEK за 45 000 m³/h ASU постигна измерими намаления на потреблението на пара и натоварването на компресора, повишавайки дългосрочната -ефективност на разходите-.

Адсорбция на PSA

По-ниски първоначални инвестиции и оперативни разходи, често оборудвани с инверторни компресори за пестене на енергия.

Проста система, лесна поддръжка и нисък процент на отказ{0}}, подходящи за сценарии с „по-малко хора“ (основно предимство, подчертано от дългосрочните-клиенти на NEWTEK).

Резюме

Изберете Cryogenic за дългосрочно-спестяване на разходи за доставка на газ.

Изберете PSA за гъвкав контрол на консумацията на енергия и ниски изисквания за поддръжка.
 

Отпечатък и сложност на монтажа

 

Криогенно разделяне на въздуха

Системата включва охладителни кутии, дестилационни кули и резервоари за съхранение на течности-изисква по-голям отпечатък.

По-дълъг цикъл на изграждане на инфраструктура, но проектиран за постоянни, широкомащабни-операции (напр. проектът на NEWTEK в Гана 30000Nm³/h).

Адсорбция на PSA

Интегриран дизайн на шкаф или монтиран-модул, компактен отпечатък.

Кратък цикъл на инсталиране (работещ в рамките на 1 седмица) без необходима специална основа-идеален за обекти с ограничено пространство-(модулните PSA системи на NEWTEK поддържат бързо внедряване).

Резюме

Криогенен: Подходящ за проекти с фиксирани инсталации и достатъчна инфраструктура.

PSA: Предпочитано за сайтове с ограничено пространство-или проекти, които се нуждаят от бързо/мобилно внедряване.

 

Гъвкавост и мащабируемост на системата

 

Криогенно разделяне на въздуха

Бавна реакция при промени в натоварването; не е идеален за чести старт/стоп или корекции на потока.

Изисква повече от или равно на 24 часа стабилна работа за достигане на върхова ефективност-подходящо за непрекъснато широкомащабно-производство.

Адсорбция на PSA

Поддържа автоматично преобразуване на честотата и градирана работа.

Гъвкаво разширяване на капацитета чрез модулно добавяне; лесна интеграция със SCADA/системи за дистанционно управление (интелигентните PSA решения на NEWTEK предлагат мониторинг в-време).

Резюме

Изберете Cryogenic за стабилна, непрекъсната работа и дългосрочни-проекти.

Изберете PSA, ако натоварването с газ се колебае значително или е необходима поетапна работа.

 

Технологична сравнителна таблица
 

Сравнителни измерения	Криогенно разделяне на въздуха	Адсорбция при промяна на налягането на PSA
Чистота на газа	Кислород По-голямо или равно на 99,5%, Азот По-голямо или равно на 99,999%, ко-произведен аргон	Кислород 90-95%, азот 95-99,5%, без аргон
Капацитет на индивидуалната единица	По-голяма или равна на 500 Nm³/h (с възможност за мащабиране до 100 000 Nm³/h)	10-500 Nm³/h (гъвкави конфигурации)
Първоначална инвестиция	Висока (персонализирана EPC + гражданска + охладителна система)	Среден (монтиран-на плъзгача, готов-за-използване)
Оперативна консумация на енергия	Ниска единична цена за голямо производство (оптимизирано от NEWTEK)	По-енергийно{0}}ефективен при малък и среден капацитет
Отпечатък и конструкция	Голяма система, дълъг цикъл	Модулен, малък отпечатък, бързо разгръщаем
Контрол и разширение	Висока стабилност, бавна реакция	Динамична работа, AI-съвместима, лесно разширяване

 

Сценарии за приложение и адаптиране към индустрията

Когато избират технология за разделяне на кислород/азот, промишлените потребители трябва да комбинират действителните сценарии на приложение и индустриалните характеристики. По-долу е представено обобщение на типичната промишлена пригодност за двете технологии-подкрепено от опита на NEWTEK в глобалните проекти.

 

Индустрии, подходящи за криогенно разделяне на въздуха

Криогенното разделяне на въздуха е идеално за тежки индустрии, изискващи широкомащабно-стабилно снабдяване с газ или ултра-висока чистота, използвайки високата си производителност, много-газови съвместно-възможности за производство:

 

Индустриални сценарии	Бележки за приложението	Основни изисквания
Топилни заводи за желязо и стомана	Продухване на доменна пещ, оксигениране на конвертор, обезвъглеродяване на стомана	Непрекъснато подаване на кислород с висок -поток (по-голям или равен на 5000 Nm³/h)
Доставчици на втечнен газ	Зареждане с течен кислород, течен азот, течен аргон, транспорт и продажба	Възможност за производство на втечнени газове за съхранение и транспорт
Космонавтика	Подкрепа за горене на кислород, капсулиране на азот с ултра{0}}висока чистота	Чистота на азот По-голяма или равна на 99,999%, стабилна производителност
Нефтохимия	Крекери в рафинерии, процеси на водород-кислородно изгаряне	Стабилно ко-производство на множество газове
Големи химически паркове	Регионално централизирано газоснабдяване	Равномерно разпределение на газ за множество потребители, чувствителност към разходите

 

Индустрии, подходящи за PSA технология

Технологията PSA се използва широко в малки и средни-предприятия, експериментални сценарии или гъвкави внедрявания поради своята модулност, миниатюризация и ниска консумация на енергия:

 

Индустриални сценарии	Бележки за приложението	Основни изисквания
Медицински заведения, интензивни отделения	Снабдяване с-медицински кислород,-кислородни станции на място	Стабилно снабдяване с кислород, висока безопасност, работа 24/7 (проекти за държавна болница на NEWTEK във Филипините)
Опаковки-за храни, пълни с азот	Пълнеж с азот за предотвратяване на окисляване и запазване на свежестта	Чистота на азот По-голяма или равна на 99%, отлична стабилност
Ателиета за лазерно рязане, заваряване	Кислород за високо{0}}прецизна обработка на метали	Среден дебит на кислород, бърза реакция, стабилна чистота
Аквакултури, Генератори на озон	Оксигениране на водата, източник на озонова реакция	Кислород По-голямо или равно на 93%, малък размер, непрекъсната работа
Лаборатории, университети, научни изследвания	Азот/кислород за експериментален анализ и реакции	Средно-нисък дебит, прецизен контрол, компактен отпечатък

 

Сравнителна таблица за съвпадение на технологии и сценарии

 

Тип индустрия	Препоръчани технологии	Анализ на причините
Стомана/Химически/Енергетика	Криогенно разделяне на въздуха	Висока чистота + висок дебит + мулти{2}}ко-производство на газ
Медицински кислород	PSA	По-голямо или равно на 93% стабилно снабдяване с кислород, не се изисква транспортиране на течен кислород
Опаковане на храни	PSA	Гъвкаво внедряване, бързо стартиране-, спестяване на енергия
Пълнене с газ	Криогенни	Може да произвежда втечнени газове, подходящи за пълнене, съхранение и транспорт
лаборатория	PSA	Висока прецизност на управление, малък отпечатък, лесна поддръжка
Доставчици на газ	Криогенни	Тройно производство на кислород/азот/аргон, подходящо за продажба на едро

Хибридни решения и нововъзникващи тенденции

Тъй като индустриалните сценарии изискват по-голям баланс между чистота, гъвкавост и цена, единичните технологични модели (само криогенни или PSA) са все по-недостатъчни. Все повече газови системи се развиват в „хибридни модели“, които интегрират предимствата на различни технологии-област, в която NEWTEK Group води с иновативни решения.

Криогенна + PSA комбинирана система за подаване на газ: комбиниране на висока чистота и гъвкавост

Фон на приложението

В широкомащабни-паркове (стоманени, енергийни, химически) някои съоръжения (напр. конвертори, доменни пещи) изискват кислород с висока-чистота, докато други процеси се нуждаят само от 90-93% кислород със средна чистота.

Техническо решение

Основната рамка за криогенно разделяне на въздуха (напр. системата 4x40000Nm³/h на NEWTEK) произвежда кислород с висока-чистота за ключово производство.

PSA служи като „разпределена спомагателна единица“ за гъвкаво допълване на търсенето на регионална или средна{0}}чистота.

Базираното на PLC{0}} централизирано управление и планирането на тръбопроводната мрежа позволяват „подаване на кислород по стълба“.

Предимства

Намалява натоварването и потреблението на енергия на криогенния мейнфрейм (основавайки се на опита на NEWTEK за енергийна оптимизация).

Бързият старт/стоп на PSA се адаптира към променливата консумация на газ.

Единичната система отговаря на много{0}}изискванията за чистота, подобрявайки общото използване на енергията.

Типични приложения

Металургични паркове, регионални газови центрове, градски централизирани тръбопроводни мрежи за доставка на кислород.

Тенденция на комбиниране на технологията PSA + мембранно разделяне/TSA

Логика за технологична интеграция

Мембранно разделяне + PSA: Мембранните системи първоначално обогатяват азот/кислород (чистота до 90-95%), след което PSA извършва дълбоко пречистване до 99,5%-99,999% - идеално за електроника, бутилирани бензиностанции.

TSA + PSA (адсорбция при промяна на температурата + адсорбция при промяна на налягането): TSA се фокусира върху изсушаване/отстраняване на примеси, докато PSA завършва отделянето на газове-подходящо за влажна, високо-запрашена или корозивна среда.

Изгоден анализ

Много{0}}етапното разделяне намалява PSA натоварването и подобрява ефективността/чистотата.

Подобрява адаптивността на системата и удължава живота на основните компоненти (в съответствие с фокуса на NEWTEK върху дългосрочната-оперативна стабилност).

Подходящи потребители

Фини химикали, заводи за полупроводници, предприятия за обработка на газ в бутилки.

 

Еволюция на модулно оборудване за малко разделяне на въздуха

 

Болезнени точки на пазара

Традиционните системи за разделяне на въздуха са големи и имат дълги цикли на разгръщане, което ги прави недостъпни за средни -промишлени обекти (напр. фабрики за стъкло, заводи за торове, които консумират<2,000 tons of oxygen per year).

Тенденция на развитие

Силно интегриран модулен дизайн на плъзгача (заема<10m²) for continuous output of 95-99.5% oxygen.

Паралелна модулна връзка за разширяване на капацитета, лесна поддръжка и подмяна,-разработена от NEWTEK за обслужване на средни-потребители.

Практическа стойност

Разширява достъпа до-кислород с висока чистота за средни{1}}потребители.

Намалява времето за гражданско строителство и разгръщане.

Намалява първоначалната инвестиция и по-късните прагове за поддръжка.

Типични приложения

Средно{0}}големи заводи за стъкло, производители на озонови генератори, обекти за прецизно заваряване.

 

Преглед на стойността на смесената тенденция
 

Пътят на хибридната технология	Разрешаване на болезнени точки	Сценарии
Криогенен + PSA	Висока чистота + гъвкава настройка	Регионално газоснабдяване, стоманени паркове
Мембрана + PSA / TSA + PSA	Високо{0}}ефективно пречистване, устойчивост на влага/корозия	Полупроводници, бутилиран кислород, тропически влажни зони
Модулна сепарация на въздуха + PSA	Липса на тръбопроводни мрежи, изисквания за висока чистота	Средно{0}}големи производствени предприятия, отдалечени обекти

Заключение

When selecting between cryogenic air separation and PSA technology, the decision ultimately depends on your gas purity requirements, consumption scale, operating flexibility, and project budget. Cryogenic ASU is unmatched in ultra-high purity (>99,5%) и голям{1}}обем на производство, което го прави идеалното решение за стоманодобивни заводи, индустриални паркове и доставчици на газ, обслужващи множество потребители-илюстрирани от широкомащабните-проекти на NEWTEK в Перу, Гана и извън тях.

 

PSA, от друга страна, е предпочитан поради своята ценова-ефективност, компактен отпечатък, бързо стартиране-и лекота на автоматизация-перфектни за малки-до-средни-потребители в опаковането на храни, лазерното рязане и децентрализираното снабдяване с медицински кислород. Модулните PSA системи на NEWTEK се ползват с доверие от държавни болници и малки предприятия по целия свят заради тяхната надеждност и гъвкавост.

За фирми, които търсят персонализирани системи за генериране на кислород или азот, NEWTEK Group предлага пълно портфолио от криогенни, PSA и хибридни газови решения, които балансират производителност и цена. Нашите системи се отличават с модулен дизайн, PLC-базиран интелигентен контрол и енерго-ефективни компоненти-подкрепени от над 9000 инсталирани системи и ангажимент за устойчивост (включително CCUS интеграция за ниско-въглеродни операции).
 

Независимо дали имате нужда от-кислород с висока{0}}чистота за металургията,-енергоспестяващ PSA за опаковъчни линии или хибридна система за-използване в множество сценарии, инженерният екип на NEWTEK е готов да ви помогне да внедрите правилната технология-сигурно, устойчиво и в мащаб. Присъединете се към NEWTEK, за да направите чудеса във вашето пътуване с газ.