Oxy Tinh Khiết

oxy tinh khiết

Oxy tinh khiết là gì?

 
Oxy tinh khiết hoặc không khí là loại khí được làm giàu oxy và được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp. Bởi vì nó tồn tại trong không khí nên việc lấy oxy là điều hiển nhiên. Hiệp hội khí nén Hoa Kỳ CGA đã thiết lập tiêu chuẩn khác xác định hỗn hợp hoặc khí quyển được làm giàu oxy là bất kỳ hỗn hợp hoặc khí quyển nào có chứa nhiều hơn 23% oxy. Trên nồng độ này, các vật liệu không dễ cháy trong không khí sẽ cháy, phạm vi cháy của chúng tăng lên và đám cháy sẽ nóng hơn và cháy nhanh hơn.
 
oxy tinh khiết
Khí Oxy tinh khiết
 
Để giảm rủi ro liên quan đến các phụ kiện đặc biệt oxy tinh khiết thường được sử dụng để đảm bảo rằng nó không bị trộn lẫn với các vật liệu sai. Lính cứu hỏa không nên cố gắng đi vào khu vực có nồng độ oxy cao vì quần áo của họ có thể bắt lửa.
 
Một tổ chức có nhiều kinh nghiệm trong việc quản lý oxy trong các tình huống khó khăn là NASA – Cơ quan Quản lý Hàng không và Vũ trụ Quốc gia. Họ đã công bố một tiêu chuẩn an toàn để xử lý khí oxy tinh khiết vào năm 1996 ( NASA, 1996 ).
 

Quy trình sản xuất Oxy tinh khiết

 
Hầu hết Oxy thương mại được sản xuất bằng cách sử dụng một biến thể của quy trình chưng cất đông lạnh được phát triển từ năm 1895. Quy trình này tạo ra Oxy tinh khiết đến 99 +%. Gần đây, quá trình hấp thụ xoay chân không tiết kiệm năng lượng hơn đã được sử dụng cho ứng dụng sản xuất oxy với độ tinh khiết hơn 90-93%.
 
Cấu trúc của oxy
Cấu trúc của oxy
 
Dưới đây là các bước được sử dụng để sản xuất oxy cấp thương mại từ không khí bằng quy trình chưng cất đông lạnh.
 

Quá trình xử lý ban đầu

 
Bởi vì quá trình này sử dụng công nghệ đông lạnh để tách không khí. Tách tất cả các tạp chất có thể đông đặc chẳng hạn như: hơi nước, carbon dioxide và một số hydrocacbon nặng. Trước tiên các tạp chất trên phải được loại bỏ để ngăn chúng đóng băng và làm tắc đường ống sinh lạnh.
  • Không khí được nén đến khoảng 94 psi (650 kPa hoặc 6,5 atm) trong máy nén nhiều tầng. Sau đó, nó đi qua bộ làm mát sau làm mát bằng nước để ngưng tụ nước và nước ngưng tụ được loại bỏ trong thiết bị tách nước.
  • Không khí đi qua chất hấp phụ phân tử. Chất hấp thụ chứa các chất hấp phụ loại zeolit ​​và silica gel. Nó giữ lại carbon dioxit, hydrocacbon nặng hơn và bất kỳ dấu vết hơi nước nào còn sót lại. Các chất hấp thụ được xả sạch để loại bỏ các tạp chất bị mắc kẹt. Điều này thường yêu cầu hai thiết bị hấp thụ hoạt động song song, để một thiết bị có thể tiếp tục xử lý luồng không khí trong khi thiết bị kia được xả.
Oxy Tinh Khiết
Trước khi xử lý, không khí được xử lý sơ bộ để loại bỏ các tạp chất làm tắc nghẽn đường ống đông lạnh. Sau khi được xử lý trước, không khí được đưa vào quá trình chưng cất phân đoạn. Trong quá trình chưng cất phân đoạn, các thành phần được tách dần theo nhiều giai đoạn. Vì tất cả các quá trình chưng cất đều hoạt động dựa trên nguyên tắc đun sôi chất lỏng để tách một hoặc nhiều thành phần, nên cần có phần đông lạnh để cung cấp nhiệt độ rất thấp cần thiết để hóa lỏng các thành phần khí. Khí oxy lỏng được tách ra, nó sẽ được làm sạch và lưu trữ.

 

Quá trình các thành phần khí đơn lẻ trong hỗn hợp của không khí

 

Không khí được tách thành các thành phần chính của nó bao gồm: nitơ, oxy và argon. Thông qua một quá trình chưng cất được gọi là chưng cất phân đoạn. Đôi khi tên này được rút ngắn thành phân đoạn, và các cấu trúc thẳng đứng được sử dụng để thực hiện việc phân tách này được gọi là cột phân đoạn. Trong quá trình chưng cất phân đoạn, các thành phần được tách dần theo nhiều giai đoạn. Ở mỗi giai đoạn, mức độ cô đặc, hoặc một phần nhỏ của mỗi thành phần được tăng lên cho đến khi quá trình phân tách hoàn tất.

Vì tất cả các quá trình chưng cất đều hoạt động dựa trên nguyên tắc đun sôi chất lỏng để tách một hoặc nhiều thành phần, nên cần có phần đông lạnh để cung cấp nhiệt độ rất thấp cần thiết để hóa lỏng các thành phần khí.

 

Quá trình tách không khí để sản xuất Oxy lỏng

 

  • Dòng không khí đã được xử lý trước được tách ra. Một phần nhỏ không khí được chuyển hướng qua máy nén, nơi áp suất của nó được tăng cường. Sau đó, nó được làm lạnh và cho phép giãn nở đến gần áp suất khí quyển. Sự giãn nở này nhanh chóng làm lạnh không khí, không khí được đưa vào bộ phận đông lạnh để cung cấp nhiệt độ lạnh cần thiết cho hoạt động.
  • Luồng không khí chính đi qua một mặt của cặp trao đổi nhiệt dạng vây tấm hoạt động nối tiếp. Trong khi oxy và nitơ rất lạnh từ bộ phận đông lạnh đi qua mặt kia. Luồng không khí đi vào được làm mát. Trong khi oxy và nitơ được làm ấm. Trong một số hoạt động, không khí có thể được làm mát bằng cách đi qua van giãn nở thay vì bộ trao đổi nhiệt thứ hai. Trong cả hai trường hợp, nhiệt độ của không khí được hạ xuống đến mức oxy, chất có nhiệt độ sôi cao nhất, bắt đầu hóa lỏng.
  • Dòng không khí — bây giờ một phần lỏng và một phần khí — đi vào đế của cột phân đoạn áp suất cao. Khi không khí hoạt động theo đường lên cột, nó sẽ mất thêm nhiệt. Oxy tiếp tục hóa lỏng, tạo thành hỗn hợp giàu oxy ở đáy cột, trong khi phần lớn nitơ và argon chảy lên trên dưới dạng hơi.
  • Hỗn hợp oxy lỏng, được gọi là oxy lỏng thô, được hút ra khỏi đáy của cột phân đoạn dưới và được làm lạnh thêm trong bộ làm lạnh con. Một phần của dòng này được phép giãn nở đến gần áp suất khí quyển và được đưa vào cột phân đoạn áp suất thấp. Khi oxy lỏng thô hoạt động theo đường đi xuống cột, hầu hết nitơ và argon còn lại tách ra, để lại 99,5% oxy tinh khiết ở dưới cùng của cột.
  • Trong khi đó, hơi nitơ và argon từ đỉnh của cột áp suất cao được làm lạnh thêm trong bộ làm mát phụ. Hơi hỗn hợp được phép giãn nở đến gần áp suất khí quyển và được đưa vào đỉnh của cột phân đoạn áp suất thấp. Nitơ, có nhiệt độ sôi thấp nhất, trước tiên chuyển thành khí và chảy ra trên đỉnh cột là nitơ tinh khiết 99,995%.
  • Argon, có nhiệt độ sôi giữa oxy và nitơ, vẫn ở dạng hơi và bắt đầu chìm khi nitơ sôi hết. Khi hơi argon đạt đến điểm cách cột khoảng 2/3, nồng độ argon đạt tối đa khoảng 7-12% và được hút vào cột phân đoạn thứ ba, nơi nó được tiếp tục tuần hoàn và tinh chế. Sản phẩm cuối cùng là một dòng argon thô chứa 93-96% argon, 2-5% oxy, và cân bằng nitơ với các vết của các khí khác.

 

Thanh lọc oxy tinh khiết

 
Oxy ở đáy của cột áp suất thấp là khoảng 99,5% nguyên chất. Các đơn vị chưng cất đông lạnh mới hơn được thiết kế để thu hồi nhiều argon hơn từ cột áp suất thấp, và điều này cải thiện độ tinh khiết của oxy lên khoảng 99,8%.
 
Nếu cần độ tinh khiết cao hơn, có thể thêm một hoặc nhiều cột phân đoạn bổ sung cùng với cột áp suất thấp để tinh chế thêm sản phẩm oxy. Trong một số trường hợp, oxy cũng có thể được đi qua chất xúc tác để oxy hóa bất kỳ hydrocacbon nào. Quá trình này tạo ra carbon dioxide và hơi nước, sau đó được thu giữ và loại bỏ.
 

Phân phối oxy tinh khiết

 
Khoảng 80-90% lượng oxy được sản xuất ở Việt Nam được phân phối đến người dùng từ các chai khí nén oxy hóa lỏng.
 
Nếu oxy được hóa lỏng, quá trình này thường được thực hiện trong cột phân đoạn áp suất thấp của nhà máy tách khí. Nitơ từ đỉnh cột áp suất thấp được nén, làm lạnh và trương nở để nitơ hóa lỏng. Dòng nitơ lỏng này sau đó được đưa trở lại cột áp suất thấp để cung cấp khả năng làm mát bổ sung cần thiết để hóa lỏng oxy khi nó chìm xuống đáy cột.
 
Vì oxy lỏng có nhiệt độ sôi cao, nó sôi nhanh và hiếm khi được vận chuyển xa hơn 800 km. Nó được vận chuyển trong các bồn ISO tank lớn, cách nhiệt. Thân bồn được cấu tạo bởi hai lớp vỏ và không khí được thoát ra giữa lớp vỏ bên trong và bên ngoài để làm chậm quá trình mất nhiệt. Không gian chân không được lấp đầy bằng vật liệu cách nhiệt bán rắn để ngăn chặn dòng nhiệt từ bên ngoài.
 

Kiểm soát chất lượng oxy tinh khiết

 
Hiệp hội khí nén thiết lập các tiêu chuẩn phân loại cho cả oxy khí và oxy lỏng dựa trên số lượng và loại tạp chất. Các cấp khí được gọi là Loại I và nằm trong khoảng từ A, là 99,0% tinh khiết, đến F, là 99,995% tinh khiết. Các cấp chất lỏng được gọi là Loại II và cũng có phạm vi từ A đến F, mặc dù các loại và lượng tạp chất cho phép trong cấp chất lỏng khác với cấp khí. Loại I: Loại B và Loại C và Loại II: Loại C là 99,5% tinh khiết và là các loại ôxy được sản xuất phổ biến nhất. Chúng được sử dụng trong luyện thép và sản xuất các chất hóa học tổng hợp.
 
Hoạt động của thiết bị tách khí chưng cất đông lạnh được giám sát bằng các thiết bị tự động và thường sử dụng điều khiển máy tính. Kết quả là đầu ra của họ đồng nhất về chất lượng. Việc lấy mẫu và phân tích định kỳ sản phẩm cuối cùng đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn về độ tinh khiết.
 

Ứng dụng của Oxy tinh khiết

 
Trên thực tế hiện nay, oxy tinh khiết được chia thành hai lĩnh lực để phục vụ cho đời sống của con người là. Oxy thở và oxy công nghiệp.
 

Oxy thở:

 

  • Oxy thở được sử dụng để hỗ trợ hô hấp, duy trì sự sống trong các lĩnh vực sau. Oxy y tế được sử dụng riêng cho các đơn vị y tế, đơn vị cứu hộ và cứu hộ, tại nhà của bệnh nhân. Oxy được sử dụng thông qua các thiết bị thở, dụng cụ thở. Khi bệnh nhân gặp phải các trường hợp khẩn cấp như ngạt thở, bệnh tim hoặc điều trị rối loạn hô hấp, gây mê, bình oxy là một giải pháp chính để hỗ trợ chăm sóc sức khỏe và phục hồi chức năng. Tiêu chuẩn oxy y tế thường có độ tinh khiết 99,5%. 
  • Oxy lặn biển được kết nối với thiết bị lặn cung cấp oxy cho thợ lặn. Tùy thuộc vào độ sâu và mục đích của du lịch, nghiên cứu, thám hiểm, tìm ngọc trai … Mà oxy lặn có độ tinh khiết 100% (đối với lặn nông) hoặc dưới 21% thể tích bể khí (đối với lặn sâu). 
  • Ngoài ra, thở oxy cũng được sử dụng để leo núi hoặc du hành vũ trụ của các phi hành gia. Do các lĩnh vực liên quan đến sức khỏe và đời sống con người. Thở oxy phải trải qua các bài kiểm tra nghiêm ngặt về chất lượng không khí, van, xi lanh và các phụ kiện đi kèm.

 

Oxy công nghiệp:

 

  • Oxy công nghiệp được sử dụng để hàn, cắt kim loại, luyện kim và nấu chảy thủy tinh. Tùy thuộc vào quy định của mỗi quốc gia, oxy công nghiệp có độ tinh khiết từ 99,2 – 99,6%. 

 

Nhà sản xuất khí Oxy tinh khiết

 
Công Ty TNHH Sing Industrial Gas Vietnam là nhà sản xuất Oxy tinh khiết với khối lượng lớn phục vụ cho nhiều mục đích trong công nghiệp cũng như trong lĩnh vực y tế.

 

    Trả lời

    Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *