الأسئلة والأجوبة

الأسئلة المتكررة

استكشف المعلومات الرئيسية حول تقنيات ومنتجات وخدمات الهندسة وحلول فصل الغازات الصناعية لشركة بكين بايونير.

طلب استشارة مجانية

الدعم

الأسئلة الشائعة

لقد قمنا بتلخيص بعض الأسئلة الشائعة التي نأمل أن تساعدك. إذا كانت لديك أسئلة أخرى، يرجى الاتصال بنا.

هل تريد معرفة المزيد؟

سيقوم خبراء بكين بايونير التقنيون بتقديم الحل الأنسب لك.

المبدأ الأساسي للامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) هو استخدام الاختلاف في خصائص امتزاز مكونات الغاز على المواد الصلبة والتغير في سعة الامتزاز مع تنظيمات الضغط، لتحقيق فصل أو تنقية الغاز من خلال عملية التبديل الدوري للضغط.

في الوقت الحالي، تُستخدم تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح على نطاق واسع في فصل الهواء لإنتاج O2 و N2، وفي فصل وتنقية الغازات الأخرى المحتوية على CO، H2، CO2، إلخ (مثل غازات الأفران والعوادم الصناعية)، وفي غازات التكسير البترولي مثل الإيثيلين والإيثان، وفي تركيز الغاز إلى CH4. يتوسع نطاق التطبيق تدريجياً مع التقدم التكنولوجي في هذا المجال.

في سبعينيات القرن الماضي، قامت شركة يونيون كاربايد بتصنيع تقنية إنتاج الأكسجين بالامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) لأول مرة باستخدام عملية الامتزاز بالضغط الجوي (PSA). كانت المادة المازة هي مادة CaA ذات سعة امتزاز منخفضة للنيتروجين واستهلاك عالي للطاقة للأكسجين.

في تسعينيات القرن الماضي، أصبحت تقنية إنتاج الأكسجين بالامتزاز بالضغط المتأرجح بالتفريغ (VPSA) باستخدام مادة LiX المازة هي العملية الرئيسية الدولية، وهي أكثر ملاءمة لاحتياجات المنشآت واسعة النطاق. بدأ البحث في إنتاج الأكسجين بالامتزاز بالضغط المتأرجح في الصين بالتزامن تقريبًا مع نظيراتها الدولية. ومع ذلك، نظرًا لمحدودية الإنتاجية المحلية للمواد المازة الفعالة وتأخر البحث التقني في أوعية الامتزاز والعمليات الشاملة، كان تطوير تقنية PSA المحلية للأكسجين بطيئًا، وفي الوقت نفسه، كان حجم مصانع VPSA عالقًا في اختناقات وكان إنتاج الأكسجين مصحوبًا بمشاكل مثل ارتفاع استهلاك الطاقة والاستبدال المتكرر للمواد المازة، مما أدى إلى تأثير حاسم على الإنتاج. خلال هذه الفترة، كانت مصانع الأكسجين VPSA المحلية واسعة النطاق تُستورد بالكامل تقريبًا وتم استخدام كميات كبيرة من العملات الأجنبية بسبب ارتفاع السعر.

في أواخر تسعينيات القرن الماضي، قاد مركز فصل وتنقية الغازات برئاسة البروفيسور شيه يوتشانغ من جامعة بكين في إنشاء مادة LiX المازة للأكسجين عالية الكفاءة ذات انتقائية عالية للنيتروجين والأكسجين وسعة امتزاز للنيتروجين. بعد الإنتاج الضخم المستقر لمادة LiX المازة للأكسجين، بدأت الصين لأول مرة في التصميم المتكامل للعملية وتصنيع مجموعات كاملة من مصانع إنتاج الأكسجين الصناعية PSA. ومنذ ذلك الحين، تم تطبيق مصانع إنتاج الأكسجين PSA المنتجة في الصين والتي تستخدم مادة LiX المازة للأكسجين عالية الكفاءة على نطاق واسع.

في الآونة الأخيرة، مع التنظيم التدريجي والنضج والنمو لسوق الغاز، نظر المصنعون المحليون الرائدون للامتزاز بالضغط المتأرجح إلى ما هو أبعد من مبيعات المصانع وركزوا أكثر على دخول سوق الخدمات المهنية لإنتاج وتوريد الغاز في الموقع بما يتماشى مع مفهوم الخدمة المتخصصة لديهم. حقق مصنع إنتاج الأكسجين التشغيل الذكي بدون مراقبة، مما يمثل فترة تطوير جديدة لإنتاج الأكسجين بالامتزاز بالضغط المتأرجح محليًا.

تعتمد المواد المازة المنتجة للأكسجين بشكل أساسي على قدرتها الانتقائية على امتزاز النيتروجين ووظيفة نفاذ الأكسجين. وهي مقسمة بشكل رئيسي إلى القائمة على الكالسيوم CaA و CaX، والقائمة على الليثيوم LiX. تعتمد المواد المازة CaA و CaX على المناخل الجزيئية التقليدية المستخدمة في الثمانينيات، وبالتالي فإن التكلفة أقل، ولكن استهلاك الطاقة لإنتاج الأكسجين أعلى، وبالتالي، فإن الحمولة الإجمالية تبلغ عدة أضعاف كمية LiX. بالنظر من مساحة برج الامتصاص أو تكلفة التشغيل طويلة الأجل، فإن المواد المازة CaA و CaX لها عيوب واضحة، وبالتالي فهي تستخدم فقط في عمليات الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) صغيرة الحجم مع الامتزاز الجوي حاليًا.

منخل LiLSX الجزيئي (LiLSX) الماز لإنتاج الأكسجين بمعدل تبادل أيونات الليثيوم العالي هو الأفضل بين المواد المازة LiX. إن "سعة امتزاز النيتروجين" و "انتقائية النيتروجين والأكسجين" الخاصة به تفوق بكثير مواد CaA و CaX المنتجة للأكسجين. كلما زاد إنتاج الأكسجين لمادة LiX المازة، قلت حمولتها، وفي النهاية ستنخفض أيضًا حمولة تشغيل معدات الطاقة الداعمة وفقًا لذلك. نتيجة لذلك، يمكن تقليل الاستثمار المباشر واستهلاك طاقة التشغيل وزيادة المؤشرات الاقتصادية لمصنع الأكسجين. أول مادة PU-8 المازة للأكسجين القائمة على الليثيوم عالية الكفاءة مع إنتاج ضخم مستقر صناعياً في الصين في أقرب وقت حصلت على الجائزة الأولى لجائزة التقدم العلمي والتكنولوجي الوطنية من وزارة التعليم.

VPSA (الامتزاز بالضغط المتأرجح بالتفريغ) هو فصل الأكسجين عن الهواء عن طريق خفض الضغط بالتفريغ للامتزاز.

يستخدم إنتاج الأكسجين بالامتزاز بالضغط المتأرجح الهواء كغاز تغذية يُدفع بواسطة منفاخ تحت الضغط عبر طبقة المادة المازة. يتم امتزاز النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والماء في الهواء بواسطة المادة المازة، وتمر المكونات المتبقية عبر المادة المازة للحصول على أكسجين أغنى. ثم مع انخفاض الضغط، يتم إطلاق النيتروجين وثاني أكسيد الكربون والماء الممتزة على المادة المازة ويمكن تجديد المادة المازة بهذه الطريقة. تشكل العملية الترددية المبدأ الأساسي لإنتاج الأكسجين بالامتزاز بالضغط المتأرجح بالتفريغ.

تستخدم مصانع الأكسجين بالامتزاز بالضغط المتأرجح بالتفريغ (VPSA) بشكل عام خطوات التشغيل الموضحة أعلاه لفصل وإثراء الأكسجين. في دورة واحدة، يحتاج كل وعاء امتزاز إلى المرور بخمس خطوات: "الامتزاز"، و"خفض الضغط"، و"الامتزاز بالتفريغ"، و"التطهير"، و"زيادة الضغط".

(1) الامتزاز

بعد إزالة الشوائب الميكانيكية من الهواء بواسطة المرشح، يدخل الهواء إلى برج الامتصاص عبر منفاخ الجذور. تبقى H2O وCO2 وN2 في الهواء داخل طبقة المادة المازة. نظرًا لأن O2 يمتص بشكل ضئيل في المادة المازة، فإن الأكسجين الخارج من الوعاء سيكون أكثر تركيزًا من الخليط الداخل، ويتم تفريغه من مخرج البرج. يُرسل جزء من الأكسجين المنتج في هذه الخطوة إلى خزان التخزين المؤقت، ويُحتفظ بالجزء المتبقي للخطوة التالية لتجديد وزيادة الضغط في برج الامتصاص.

(2) خفض الضغط

في خطوة "خفض الضغط"، يمر غاز غني بالأكسجين عبر مخرج الوعاء إلى وعاء آخر في خطوة "زيادة الضغط"، ويرتفع الضغط.

(3) الامتزاز بالتفريغ

في نهاية خطوة "خفض الضغط"، من أجل امتزاز الشوائب قدر الإمكان، يجب تفريغ البرج من الهواء وخفض ضغطه. يكمن الاختلاف الأكبر بين VPSA و PSA في هذه الخطوة، أي استخدام مضخة التفريغ لتفريغ برج الامتزاز بشكل أكبر، مما يتسبب في انخفاض الضغط في البرج عندما يتم إطلاق الشوائب وتفريغها عبر مضخة التفريغ للخارج.

(4) التطهير

من أجل امتزاز شوائب برج الامتزاز بشكل أكثر شمولاً، في نهاية مرحلة "الامتزاز بالتفريغ"، سيتم إدخال كمية صغيرة من الأكسجين من برج آخر عالي الضغط لتنشيط المادة المازة في البرج، وفي هذا الوقت يرتفع الضغط الجزئي للأكسجين في البرج بينما ينخفض ضغط الشوائب بشكل أكبر بحيث يتم تجديد المادة المازة بشكل أكثر اكتمالاً، مما يساعد بشكل أكبر على الامتزاز في الدورة التالية.

(5) زيادة الضغط

بعد "الامتزاز بالتفريغ" و"التطهير"، يتم تجديد المادة المازة في وعاء الامتزاز. في هذا الوقت، ينخفض الضغط في الوعاء. من أجل استعادة الضغط بسرعة للامتزاز وضمان عدم تحرك جبهة الامتزاز لأعلى بسرعة كبيرة، من الضروري إدخال الأكسجين المخصب في وعاء الامتزاز الآخر في خطوة "خفض الضغط" لزيادة الضغط. يصل ضغط الوعاء إلى المتطلبات ويكون جاهزًا لدورة الامتزاز التالية عند اكتمال خطوة "زيادة الضغط".

يتم تبديل الخطوات المذكورة أعلاه بشكل أساسي بواسطة نظام التحكم وصمامات الفراشة الكهربائية. وفقًا للترتيب المتسلسل لكل خطوة، يقوم نظام التحكم بتبديل صمامات الفراشة للتحكم في طول الوقت خلال عمليات "الامتزاز"، و"خفض الضغط"، و"الامتزاز"، و"التطهير"، أو "زيادة الضغط" في وعاء الامتزاز، مما يحقق فصل الأكسجين عن النيتروجين والحصول أخيرًا على الأكسجين المطلوب.

المبدأ الأساسي لتقنية PSA-CO هو استخدام انتقائية الامتزاز للمادة المازة لامتزاز CO في الغاز المخلوط، ثم امتزاز CO عن طريق خفض الضغط أو التفريغ لتحقيق فصل CO.

يمكن رؤيته من المقارنة مع منحنى الامتزاز لمنخل 5A الجزيئي أن أداء الامتزاز للمنخل الجزيئي المحمل بالنحاس أكثر تفوقًا. من ناحية، لديه قدرة امتزاز أعلى لـ CO نتيجة للامتزاز المعقد لـ Cu+ النشط لـ CO. من ناحية أخرى، لا يمكن امتزاز أي غازات أخرى تقريبًا لأن CuCl يغطي المراكز النشطة الأصلية للمنخل الجزيئي على السطح، كما أنه يقلل من الامتزاز لـ CO2 الذي كان ممتزًا بدرجة عالية سابقًا. لذلك، عند معالجة غاز التغذية بمحتوى منخفض من CO2، من الممكن امتزاز وفصل CO مباشرة دون إزالة CO2، وهو ما يسمى PSA أحادي المرحلة. يكمن الأداء المتفوق للمناخل الجزيئية القائمة على النحاس في أن مبدأ الامتزاز الخاص بها يجمع بين الطرق الفيزيائية والكيميائية معًا، باستخدام مساحة السطح الكبيرة لحامل المنخل الجزيئي والارتباط المعقد بين Cu+ و CO. قمنا بتشتيت طبقة واحدة من CuCl على السطح الداخلي للمنخل الجزيئي، وأنتجنا في النهاية منخلًا جزيئيًا محملًا بالنحاس عالي الكفاءة.

بالمقارنة مع تقنية الفصل بالتبريد، فإن مصنع PSA-CO له عدد غير قليل من المزايا: تشغيل بسيط، وقت قصير للإقلاع والإغلاق، تعديل مرن للحمل وأتمتة عالية. يستغرق التشغيل بضع دقائق فقط. وفي الوقت نفسه، وفقًا لاحتياجات المصب، يمكن تحقيق تعديل الحمل ضمن نطاق 30٪ إلى 100٪ عن طريق تعديل بسيط في وقت قصير، مما يمكن أن يوفر التكلفة بشكل كبير أثناء التشغيل التجريبي والتشغيل التجريبي للمصنع، وبالتالي خفض الاستثمار بشكل غير مباشر.

تتكون محطة الامتزاز بالضغط المتأرجح من أوعية امتزاز، مضخات تفريغ، ضواغط، صمامات مبرمجة، إلخ. المحطة بسيطة وسهلة التشغيل، ويمكن للعاملين العاديين إتقان التشغيل بعد تدريب بسيط. يمكن شراء وتصنيع المعدات المساعدة محليًا، مما يضمن سلامة المحطة. كما أن التركيب ليس صعبًا، ويمكن إنجاز البناء في وقت قصير.

بالنظر إلى المزايا المذكورة أعلاه، تُستخدم تقنية PSA-CO على نطاق واسع في معالجة غازات التخليق الكيميائي للفحم ومختلف العوادم المعقدة. يتم تطبيقها لمعالجة غاز الطبقة المميعة، وغاز الماء، وغاز نصف الماء، وغاز تحويل الغاز الطبيعي، وعادم فرن كربيد الكالسيوم، وعادم حمض الأسيتيك، وعادم الفرن العالي لإنتاج المنتجات الكيميائية والصناعية النهائية مثل حمض الأسيتيك، والبيوتانول، و TDI، والإيثيلين جلايكول، إلخ.

في الوقت الحالي، تشمل طرق إنتاج الأكسجين الصناعي بشكل رئيسي إنتاج الأكسجين بتفكيك الهواء بالتبريد، وإنتاج الأكسجين بالامتزاز بالضغط المتأرجح، وإنتاج الأكسجين بالفصل الغشائي. الامتزاز بالضغط المتأرجح هو تقنية متقدمة لفصل الغازات تقع في موقع لا يمكن الاستغناء عنه في مجال توريد الغاز في الموقع في العالم اليوم. الميزات الرئيسية لمصنع الأكسجين بالامتزاز بالضغط المتأرجح هي كما يلي:

  1. عملية بسيطة، هيكل مضغوط واستثمار منخفض
  2. درجة عالية من الأتمتة - تشغيل آلي بالكامل لمدة 24 ساعة ومراقبة عن بعد عبر واجهة اتصال
  3. وقت قصير للإقلاع والإغلاق (عادة يمكن إنتاج أكسجين مطابق للمواصفات خلال 0.5 ساعة)
  4. تكلفة أقل من تقنية إنتاج الأكسجين المبرد (استهلاك طاقة محدد يتراوح بين 0.33-0.35 كيلوواط ساعي/م³ للأكسجين النقي بنسبة 100%)
  5. التشغيل عند درجة حرارة عادية وضغط منخفض مع أولوية السلامة
  6. تعديل مرن للحمل (يمكن لمحطة أكسجين الامتزاز بتغير الضغط تعديل الحمل وفقًا لتغيرات حجم الإنتاج. يمكن لمحطة واحدة تحقيق تنظيم حمل بنسبة 50%-100%)

استنادًا إلى الخصائص المذكورة أعلاه لتقنية توليد الأكسجين PSA، يعتقد عمومًا أن تقنية إنتاج الأكسجين المبرد تتمتع بمزايا معينة في ظروف الأكسجين عالي النقاء وواسع النطاق، بينما تتميز تقنية توليد الأكسجين بالامتزاز بتغير الضغط، بتكلفة منخفضة، سهولة التشغيل، تعديل الحمل المرن وغيرها من الميزات البارزة،  وهي أكثر فائدة في استخدام الأكسجين المتغير ومنخفض النقاء.

(1) توفير الطاقة

وعاء الامتزاز الرأسي هو وعاء هيكلي أسطواني شبكي شعاعي. بالمقارنة مع وعاء الامتزاز المحوري، فإن طبقة الممتزات أرق والمقاومة أقل، مما يقلل من ضغط تدفق الهواء ويؤدي إلى انخفاض ضغط التفريغ & قدرة المعدات الدوارة بشكل مقابل. من خلال الحساب والممارسة، يمكن تقليل استهلاك الطاقة لمحطة أكسجين VPSA بنسبة 10% إلى 15% باستخدام ممتص شعاعي.

(2) مزايا هيكلية

تتبنى محطة توليد الأكسجين VPSA وعاء امتزاز شعاعي حيث يكون اتجاه تدفق الغاز مناسبًا للامتزاز والامتصاص. نظرًا للتأثير المباشر لسرعة تدفق الهواء على الامتزاز والامتصاص حيث أن تدفق الهواء الأبطأ أكثر فائدة. في مرحلة الامتزاز، عندما يتدفق غاز التغذية من الخارج إلى الداخل، يتم امتصاص النيتروجين تدريجيًا مع تقليل حجم الغاز تدريجيًا، ويضيق المقطع العرضي المتدفق للممتص الشعاعي تدريجيًا من الخارج إلى الداخل. يزيد هذا الهيكل من كفاءة الاستخدام الشامل للممتزات ويحسن استقرار طبقة الممتزات في نفس الوقت. يكون اتجاه تدفق الهواء عموديًا على اتجاه الجاذبية، مما يقلل بشكل فعال من غسل الممتزات ويزيد من عمرها الافتراضي.

(3) مساحة أرضية صغيرة

يتبنى وعاء الامتزاز الشعاعي هيكل طبقة ممتزات أسطواني للاستفادة الكاملة من المساحة. تبلغ مساحة التغطية نصف مساحة الممتص المحوري من نفس الحجم فقط.

(4) قابلية أفضل للتكيف مع القدرة الإنتاجية

ليس لوعاء الامتزاز الشعاعي قيود على حجم الهواء. مع زيادة قدرة إنتاج الأكسجين، من الضروري زيادة كمية غاز التغذية والممتزات، والتي يمكن حلها عن طريق زيادة ارتفاع الممتص الشعاعي عندما يكون قطر المعدات محدودًا بالنقل أو التصنيع.

نظرًا لتكلفتها المنخفضة، وتعديل الحمل المرن، وسهولة بدء التشغيل & الإغلاق، تُستخدم تقنية توليد الأكسجين VPSA على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي. على سبيل المثال، في صناعة الصلب التي تحسن سوقها في العامين الماضيين، لزيادة معدل إثراء الأكسجين في الفرن العالي، وتقليل نسبة فحم الكوك وتحسين قدرة إنتاج الفرن العالي، عادةً ما يتم اختيار محطة أكسجين VPSA كمصدر أكسجين تكميلي لتقليل التكاليف وزيادة الإنتاج.

تم استخدام محطة إنتاج الأكسجين بالامتزاز بتغير الضغط على نطاق واسع في علم المعادن غير الحديدي (صهر النحاس والزنك والرصاص والذهب والنيكل وثاني أكسيد التيتانيوم، وغيرها)، وعلم المعادن الحديدي (حقن الفحم المخصب بالأكسجين في الفرن العالي لصنع الحديد، وصناعة الصلب بالفرن الكهربائي، وغيرها)، وحرق الوقود المخصب بالأكسجين (الغلايات الصناعية، وأفران الزجاج / ألياف الزجاج، والألمنيوم الإلكتروليتي)، وتصنيع الغاز الكيميائي (الأمونيا الاصطناعية، والميثانول، والإيثيلين جلايكول، وغيرها)، والرعاية الصحية، ومعالجة مياه الصرف الصحي، وتبييض اللب، وإنتاج بيروكسيد الهيدروجين، وتوليد الأوزون، وتربية الأحياء المائية، وإنتاج أسود الكربون وغيرها من المجالات.

تتكون محطة أكسجين VPSA من نظام الطاقة، ونظام الامتزاز، ونظام الصمامات، ونظام التحكم في الأجهزة، ونظام التحكم الإلكتروني والأنظمة المساعدة العامة & الداعمة، والتي يتم وصفها على التوالي على النحو التالي:

يعمل نظام الطاقة، المكون من منفاخ الجذور، ومضخة تفريغ الجذور، والمحرك الكهربائي، ومرشح الهواء، وكاتم الصوت، والمفصل المرن وأجزاء ملحقة أخرى، على توفير الضغط الإيجابي ومستوى التفريغ المطلوبين لامتزاز وامتصاص الممتزات.

يتكون نظام الامتزاز من الحشو، ووعاء الامتزاز، وخزان موازنة ومبادل حراري متطابق معه.

يتكون نظام الصمامات من صمامات تنظيم خاصة، وصمامات تحويل وصمامات يدوية. صمامات التنظيم والتحويل كلها صمامات فراشة هوائية يتم التحكم فيها بواسطة PLC. يمكن تحقيق فصل وربط كل من الممتص بالممتص والممتص بمعدات الطاقة عن طريق صمامات التحويل.

يحتوي نظام التحكم في الأجهزة على نظام التحكم وأجهزة القياس الميدانية. يتكون الأخير من جهاز إرسال، ومحلل أكسجين، ومقياس تدفق فتحة، ومستشعر اهتزاز، وما إلى ذلك.

يتكون نظام التحكم الإلكتروني من خزانة الدخل، وخزانة PT، وخزانة الخرج، وخزانة البدء الناعم، وإمدادات الطاقة غير المنقطعة، وما إلى ذلك.

يوفر النظام المساعد العام، الذي يقدمه المستخدمون في الغالب، المياه المتداولة والمياه العذبة والكهرباء وغاز الأجهزة اللازمة لمحطة VPSA.

هناك طريقتان لتوفير الأكسجين المخصب VPSA للفرن العالي:

الطريقة الأولى هي إثراء الأكسجين بعد المنفاخ، أي يتم ضغط الأكسجين منخفض الضغط عند مخرج محطة أكسجين VPSA بواسطة ضاغط أكسجين إلى 6 بار (قياسي)، ثم يخلط مع الهواء المحيط في أنبوب الهواء البارد عند مخرج منفاخ الفرن العالي لتحقيق الأكسجين المخصب.

الطريقة الثانية هي حقن الأكسجين قبل المنفاخ. يتم تغذية الأكسجين مباشرة إلى منفاخ الفرن العالي ثم إلى الفرن العالي باستخدام فرق الضغط بين مخرج محطة VPSA ومدخل المنفاخ. من أجل خلط الأكسجين والهواء تمامًا، يلزم وجود موزع أكسجين في مقدمة مدخل المنفاخ.

مزايا حقن الأكسجين قبل المنفاخ هي:

1. توفير الطاقة

يحقق حقن الأكسجين قبل المنفاخ توفير الطاقة اللازمة لضغط الأكسجين. على الرغم من أنه لا يزال موضوعًا مثيرًا للجدل ما إذا كان حقن الأكسجين قبل المنفاخ يشارك في سعة المنفاخ، إلا أن توفير الطاقة لهذه التقنية مؤكد حتى لو أظهرت كمية التوفير اختلافات طفيفة لكل شركة.

2. توفير الاستثمار

يتم توفير ضاغط الأكسجين في حقن الأكسجين قبل المنفاخ، مما يقلل من الاستثمار لمرة واحدة. في نفس الوقت، يقلل الأكسجين منخفض الضغط كوسيط نقل من تكلفة التصنيع والبناء عند تطبيق معايير الضغط المنخفض.

3. ضمان السلامة

ليست هناك حاجة لتركيب معدات تخفيف الضغط ومقاومة الانفجار. وبالتالي، يتم تعزيز سلامة النظام.

تتميز محطة توليد الأكسجين VPSA بدورة تشغيل قصيرة (عادةً بضع عشرات من الثواني فقط)، لذلك سيتغير ضغط عادم المنفاخ بسرعة مع نطاقات تقلب كبيرة أثناء التشغيل. بناءً على مبدأ الامتزاز بتغير الضغط التفريغي، يُطلب من المنفاخ تلبية استقرار حجم الغاز في هذه الظروف، وهو الشرط الأساسي لتثبيت معدل تدفق الغاز في وعاء الامتزاز وضمان عمر خدمة الممتزات وأداء محطة إنتاج الأكسجين VPSA.

منفاخ الجذور هو منفاخ دوراني حجمي يحافظ على تعشيق الدوارين بواسطة تروس المزامنة في نهاية العمود. يشكل السطح المنحني المقعر للدوار والجدار الداخلي للأسطوانة حجم عمل. يتم سحب الغاز من منفذ الشفط أثناء دوران الدوار، عندما يتحرك بالقرب من منفذ العادم ويتصل به، يرتفع الضغط في حجم العمل فجأة ويتم توصيل الغاز إلى ممر العادم بسبب عودة الغاز عالي الضغط. لا يتلامس الدواران مع بعضهما البعض، ويتم التحكم بإحكام في الفجوات بينهما لتحقيق الاحتواء بحيث يكون الغاز المفرغ خاليًا من زيت التشحيم.

أبرز ميزة هي أنه عندما يتم ضبط الضغط ضمن النطاق المسموح به، يتغير معدل التدفق قليلاً. انتقائية الضغط مرنة، وبالتالي يمكنه نقل الغازات بشكل إجباري. له مزايا الهيكل البسيط، سهولة الصيانة وعمر الخدمة الطويل.

بالإضافة إلى ذلك، فهو مناسب لنقل الغاز والضغط في ظروف الضغط المنخفض ويمكن استخدامه أيضًا كمضخة تفريغ. لذلك، فإن منفاخ الجذور مناسب لمحطة إنتاج الأكسجين VPSA، وهو إجماع شائع في تطوير تقنية توليد الأكسجين VPSA على مر السنين.

يقدم موردو محطات أكسجين VPSA عادةً مواد شاملة بما في ذلك تعليمات الاستخدام وأدلة الصيانة وأدلة استكشاف الأخطاء وإصلاحها. هيكل محطة VPSA بسيط - تتكون المعدات الدوارة فقط من منفاخ ومضخة تفريغ وهي معدات عامة ذات صيانة بسيطة، لذلك، تتكون صيانة محطة أكسجين VPSA بشكل عام من جزأين: الفحص (بما في ذلك معالجة الأعطال) واستبدال الأجزاء المعرضة للتلف.

وفقًا للمعلومات عبر الإنترنت،  تتمتع محطة أكسجين VPSA بميزة الصيانة البسيطة والسهلة. في نفس الوقت، يتم التحكم في جميع الأجزاء بواسطة PLC بأتمتة عالية. من الناحية النظرية، يمكن تحقيق التشغيل دون مراقبة.

صيانة محطة أكسجين VPSA بسيطة نسبيًا، ومن السهل التعامل مع الأعطال. ومع ذلك، لا يزال من المستحسن استبدال الأجزاء القابلة للتآكل مثل أختام الصمامات في الوقت المحدد وفقًا للمتطلبات. استنادًا إلى تحقيق الجمعية، تطلب جميع شركات إنتاج الغاز في الموقع تقريبًا محليًا ودوليًا صيانة دورية لمحطة VPSA، واستبدال حلقة الختم بانتظام سواء كانت مهترئة أم لا.

أظهرت الإحصائيات أن الصيانة الدورية مفيدة لتقليل تكلفة التشغيل على المدى الطويل وإطالة عمر خدمة محطة أكسجين VPSA.

دورة تشغيل عملية إنتاج الأكسجين VPSA قصيرة جدًا، بشكل عام أقل من دقيقة واحدة. في دورة واحدة، يحتاج كل وعاء امتزاز إلى المرور بخطوات الامتزاز، وتقليل الضغط، والامتصاص، والتطهير، وحتى زيادة الضغط، وما إلى ذلك.

يتم تشغيل وإيقاف الصمامات الرئيسية مرة واحدة في كل دورة، وهو أمر متكرر جدًا، لذلك يُطلب تبديلها بسرعة كبيرة من أجل تحسين كفاءة العمل والاستخدام الفعال لمحطة الأكسجين.

لذلك، يجب أن تتميز الصمامات المستخدمة في محطة أكسجين VPSA بالخصائص التالية:

  1. سرعة تبديل عالية
  2. أداء إحكام ممتاز
  3. عمر خدمة طويل في ظروف التشغيل المتكرر والسريع
  4. تشغيل بدون زيت

حالياً، تعتمد مصانع VPSA المحلية عموماً صمامات فراشة هوائية مزدوجة اللامركزية خاصة، حيث تُصنع المشغلات والمكونات الهوائية من قبل علامات تجارية شهيرة مثل Metso وSMC لتحسين موثوقية الصمامات. تتميز الصمامات بالخصائص التالية:

  1. نطاق واسع من الأحجام: قطر من DN100 إلى DN900
  2. سرعة تشغيل عالية: 0.3 إلى 0.8 ثانية/المرة
  3. هيكل الختم: هيكل ختم على شكل شفة مع تسرب صفري ثنائي الاتجاه وقدرة على الإصلاح الذاتي بعد التآكل
  4. مواد الختم: مادة PTFE المقواة ذات مقاومة عالية للتآكل
  5. محرك الطاقة: يعمل بغاز آلي منخفض الضغط ونظيف وخالٍ من الزيت، وهو سهل الحصول عليه نسبياً.
  6. الصيانة: الصمام صغير الحجم وخفيف الوزن وسهل الصيانة. تكلفة الصيانة أقل من أنواع الصمامات الأخرى.

محطة VPSA هي نظام متكامل. بافتراض أن تصميم العملية معقول، واختيار المعدات المساعدة مناسب، والتشغيل سلس، فإن استهلاك الطاقة للوحدة بأكملها سيكون في أدنى مستوياته. على وجه التحديد، العوامل ذات الصلة هي كما يلي:

1. ما إذا كان الممتز فعالاً.

أكثر الممتزات فعالية حالياً في السوق هو الممتز الليثيومي PU-8، الذي يتمتع بأعلى إنتاجية للأكسجين لكل طن في الصناعة. كمية التحميل أقل لنفس إنتاج الأكسجين، وبالتالي تكون مقاومة الغاز للمرور عبر طبقة الممتز أقل، مما يؤدي في النهاية إلى انخفاض مستوى استهلاك الطاقة.

2. ما إذا كانت العملية معقولة.

الممتز هو الجزء الأساسي في المحطة، ويمكن ضمان أقصى أداء للممتز من خلال تصميم عملية معقول، يتضمن ضبط مؤشرات مثل درجة حرارة الامتزاز والضغط والدورة، وضغط الامتزاز وغيرها.

3. ما إذا كانت معدات الطاقة متوافقة مع محطة VPSA بأكملها.

تستنزف معدات الطاقة الجزء الأكبر من طاقة المحطة بأكملها. إذا كانت معدات الطاقة صغيرة جداً، فلن يفي إنتاج الأكسجين للمواصفات التصميمية، وإذا كانت كبيرة جداً، سيكون استهلاك الطاقة للوحدة أعلى. بالإضافة إلى ذلك، التشغيل السلس للمعدات المساعدة مهم أيضاً. إذا تسرب الصمام، أو كان نقل إشارات الأجهزة غير مستقر، وما إلى ذلك، فسيتأثر تشغيل النظام بأكمله.

باختصار، يعتمد استهلاك الطاقة لمحطة إنتاج الأكسجين VPSA على التشغيل المنسق للمكونات المختلفة للنظام.

تنعكس موثوقية محطة إنتاج الأكسجين VPSA بشكل رئيسي في عوامل مثل معدل فشل المكونات المطابقة، وعقلانية تصميم العملية، والصيانة أثناء الاستخدام النهائي.

أولاً، الممتز عالي الكفاءة والمتين وتصميم العملية المعقول. جوهر تقنية VPSA هو كفاءة الامتزاز وأداء الممتز. الممتز المتفوق سيكون له معامل فصل عالٍ، مما يسهل تحقيق فصل فعال للغازات. في الوقت نفسه، المتانة التشغيلية الممتازة لا غنى عنها أيضاً. عموماً، عمر الخدمة لأكثر من 10 سنوات يمكن اعتباره طويلاً. بالإضافة إلى ذلك، يرتبط التصميم المعقول للعملية والمحطة الكاملة ارتباطاً وثيقاً بالتوافق مع تطبيق الأكسجين النهائي. التصميم الداخلي المعقول للعملية سيضمن استهلاكاً منخفضاً للطاقة وتشغيلاً مستقراً. كما أن توافق النظام مع المعدات النهائية سيؤثر على وقت تشغيله وأدائه.

ثانياً، ما إذا كانت المكونات المساعدة مثل الصمامات المبرمجة ومعدات الطاقة مصنعة من قبل مصنعين موثوقين. إذا كانت المعدات الدوارة أو الصمامات مصنعة من قبل مصنعين ضعيفي الأداء لخفض التكلفة، فسيؤدي ذلك إلى أعطال متكررة ويؤثر على استقرار المحطة بأكملها.

أخيراً، الخبرة الهندسية الغنية يمكن أن تضمن ظروف تشغيل جيدة ومعدلات تشغيل عالية في مختلف الصناعات والظروف الجوية والمناخية.

باختصار، تتطلب موثوقية محطة إنتاج الأكسجين VPSA عدداً من العوامل مثل المكونات المساعدة الممتازة والعمليات المعقولة والخبرة الهندسية الغنية.

1. حقن الفحم المخصب بالأكسجين في الفرن العالي. هناك طريقتان تقليديتان لصهر الحديد والصلب. الأولى هي استخدام خام الحديد في الفرن العالي لصهر الحديد الموجود في المركبات الطبيعية إلى حديد صفري التكافؤ، وهو الحديد الخام الذي نطلق عليه غالباً. ثم يتم تكرير هذا الحديد الخام عبر محول ليصبح أنواعاً مختلفة من سبائك الصلب أو الفولاذ المقاوم للصدأ التي نراها في حياتنا اليومية. في مرحلة صهر الحديد الخام عبر الفرن العالي، نعتمد عموماً تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح لتوفير أكسجين مخصب عن طريق إضافة الأكسجين إلى الفرن العالي لتحسين ظروف الصهر وتقليل التكلفة. في النهاية نحصل على حديد خام عالي الجودة.

2. الصهر في الفرن الكهربائي هو الطريقة الثانية. يتم فرز الحديد الخردة المستخدم في حياتنا وإدخاله إلى الفرن الكهربائي بعد استعادته بواسطة محطات إعادة التدوير. في الفرن الكهربائي، نستخدم أكسجين مخصب عالي النقاء للصهر عند درجات حرارة عالية للحصول على فولاذ نهائي.

3. بالإضافة إلى ذلك، تُطبق تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح أيضاً في معالجة غاز الذيل لأفران الصهر مثل الأفران العالية والمحولات المذكورة أعلاه، وذلك بشكل أساسي لامتزاز أول أكسيد الكربون المفيد (CO) باستخدام تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح، ثم تنقيته وتكريره لاستخدامه في تفاعلات التخليق في مجالات الكيمياء وغيرها.

تُطبق تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح بشكل أساسي في كيمياء C1 في الصناعة الكيميائية. هل يعرف أحد من أين تأتي أشياء مثل زجاجات المشروبات اليومية والأرائك والتيشيرتات سريعة الجفاف؟ كلها منتجة من تكسير النفط ثم عبر عمليات تخليق أخرى خطوة بخطوة. كما نعلم، الصين غنية بالفحم وفقيرة بالنفط. في السنوات العشرين الماضية، "الصناعة الكيميائية للفحم" التي تتطور تستخدم الفحم بدلاً من النفط لإنتاج احتياجاتنا اليومية.

فكيف تحول الصناعة الكيميائية للفحم الفحم إلى الملابس التي نرتديها والمقاعد التي نجلس عليها وأكواب الماء التي نستخدمها؟ المبدأ هو: يتم تغويز الفحم عبر فرن تصنيع الغاز حيث يتم فصل الغازات الأكثر فائدة مثل CO وH2 باستخدام تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح ثم استخدامها في التخليق الكيميائي، مما ينتج في النهاية تلك الاحتياجات اليومية. في هذه العملية، يجب اعتماد تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح لحل بعض الصعوبات التقنية. على سبيل المثال، لتحقيق فصل فعال لـ CO عن N2 أو CH4، فإن تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح باستخدام ممتز قائم على النحاس هي على قائمة الضروريات. الصين تمتلك حقوق الملكية الفكرية لهذه التقنية وقد تفوقت على المستوى الدولي.

تُطبق تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح بشكل أساسي في إعادة تدوير غاز الذيل الصناعي الغني بـ CO. قد لا يعرف الناس أن الصين هي أكبر مصنع للصلب وكربيد الكالسيوم والفوسفور الأصفر في العالم، حيث تمثل أكثر من نصف الإنتاج العالمي. يتم إطلاق كميات كبيرة من العادم الصناعي عند تصنيع هذه المنتجات الصناعية الأساسية. في الماضي، كانت هذه الغازات الصناعية تُصرف في الهواء مباشرة أو بعد الاحتراق. مع زيادة الحمل والغازات المنبعثة، سيحدث تدهور تدريجي للبيئة الجوية، مثل الضباب الدخاني والغازات الحمضية التي قد تؤثر حتى على نمو المحاصيل.

العوادم مثل CO المذكور أعلاه هي غازات نفايات في الصناعة. تعالجها معظم الشركات بالحرق عموماً، مما لا يسبب فقط تصريف كميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مسبباً تأثير الاحتباس الحراري، بل هو أيضاً استخدام غير فعال للطاقة. إذا تم تنقية هذه الغازات العادمة باستخدام تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح حتى تزيد نقاوة CO إلى 99% أو أكثر، مع قيمة استخدام عالية، فيمكن تطبيقها لاحقاً في التخليق الكيميائي. بعد سلسلة من التفاعلات الكيميائية، تصبح في النهاية الزجاجات البلاستيكية والتيشيرتات سريعة الجفاف وغيرها من السلع في حياتنا اليومية. هذا مفيد لكل من توفير الطاقة وتقليل الانبعاثات، مما يعزز حماية البيئة.