تحليل تقنية إنتاج الأكسجين VPSA: مقارنة عملية أوعية الامتزاز المحورية والشعاعية

تعتبر أوعية الامتزاز مكونات حيوية في أنظمة توليد الأكسجين بامتصاص الضغط المتأرجح، في التصميم الهيكلي لأوعية الامتزاز، يعد ضمان كل من الكفاءة العالية وعمر الخدمة الطويل الهدفين الأساسيين.

حالياً، تعتمد أوعية الامتزاز التقليدية في الغالب هيكل طبقة امتزاز معبأة ذات تدفق محوري (يُعرف أيضاً بالتدفق المحوري). تكمن مزايا هذا التصميم في بنيته البسيطة وتكاليف تصنيعه المنخفضة. ومع ذلك، فإنه يعاني من عيوب كبيرة، بما في ذلك تأثير تدفق الغاز القوي أثناء السحب والعادم، وحجم الفراغ الكبير في الوعاء، وحجم المعدات الضخم، والمتطلبات الصارمة لحسابات توزيع الغاز. نظراً للقطر الكبير جداً لأوعية الامتزاز هذه، يصبح حساب لوحة الفتحات للموزع أمراً صعباً: إذا كانت اللوحة رفيعة جداً، تتعرض الصلابة للخطر؛ وإذا كانت سميكة جداً، تصبح غير اقتصادية. تؤدي دورات الضغط المتكررة للسحب والعادم المفرغ إلى حدوث اهتزازات في لوحات الفتحات كبيرة القطر، مما يؤدي إلى ارتخاء الشبكة السلكية وتمزقها، وبالتالي تفتت وتمييع المنخل الجزيئي. Consequently, this axial-flow design significantly increases the risk of premature molecular sieve degradation. This issue is prevalent in pressure swing adsorption (PSA) oxygen generation systems using axial adsorber vessels, contributing to their limited operational lifespan.

PKU بيونير تعتمد أنظمة توليد الأكسجين بامتصاص الضغط المتأرجح بالتفريغ على هيكل وعاء امتزاز شعاعي للمنشآت المتوسطة والكبيرة الحجم، حيث يتدفق الهواء من الجانب الخارجي إلى الجانب الداخلي للبرج على طول الاتجاه الشعاعي. يقلل هذا التكوين من التأثير على المنخل الجزيئي، مما يضمن توزيعاً أكثر انتظاماً واستقراراً للغاز. توفر أوعية الامتزاز الشعاعية مزايا متعددة، بما في ذلك الحجم المضغوط، وتقليل حجم الفراغ في الوعاء، وانخفاض انخفاض الضغط، وتوزيع ممتاز للغاز خلال مرحلتي الامتزاز وامتصاص الغاز. حتى في ظل دورات سحب وتفريغ الغاز المتكررة، تظل الطبقة مستقرة للغاية، مما يقلل بشكل كبير من احتمالية ارتخاء الشبكة السلكية أو تمزقها أو تفتت وتمييع المنخل الجزيئي. بالإضافة إلى ذلك، يضمن التصميم الهيكلي لأوعية الامتزاز الشعاعية ملامسة كاملة بين المنخل الجزيئي والهواء الوارد. مع طبقة امتزاز أرق، يتطلب نظام التدفق الشعاعي كمية أقل من المنخل الجزيئي لنفس قدرة إنتاج الأكسجين مع تحقيق كفاءة امتزاز أعلى، وإنتاج مستقر، ونقاء ثابت.

تُظهر الصورة أوعية الامتزاز المحورية والشعاعية.

في عام 2013، PKU بيونير طورت أول جهاز لتوليد الأكسجين بامتصاص الضغط المتأرجح ذو وعاء امتزاز شعاعي، والذي تم تشغيله بنجاح من المحاولة الأولى، حيث وفر أكسجيناً نقاوته 93% لشركة رائدة في صناعة الألياف الزجاجية في الصين. يعمل المشروع بثبات لأكثر من 12 عاماً، مما يُظهر أن استقرار وعمر خدمة تقنية توليد الأكسجين بامتصاص الضغط المتأرجح ذات الوعاء الشعاعي من PKU Pioneer قد وصلت إلى معايير عالمية رائدة.

منذ النجاح في التصنيع لأوعية الامتزاز الشعاعية، PKU بيونير استخدمت حصرياً هذا التصميم في جميع أنظمة توليد الأكسجين بامتصاص الضغط المتأرجح الخاصة بها. نفذت الشركة أكثر من 400 مشروع كبير لتوليد الأكسجين بامتصاص الضغط المتأرجح، بسعات وحدات فردية تصل إلى 100,000 نانومتر مكعب³/ساعة، وتخدم صناعات مثل إثراء الأكسجين في الأفران العالية، ودعم الاحتراق في صناعة الصلب بالأفران الكهربائية القوسية، واحتراق أفران الزجاج بالأكسجين الكامل، وإزالة اللجنين بالأكسجين في صناعة اللب، وإثراء الأكسجين في أفران الأسمنت. تم تصدير أنظمة PKU Pioneer إلى أكثر من 20 دولة، بما في ذلك الهند وروسيا والبرازيل وإيطاليا وألمانيا، مما جعل الشركة المزود الأكثر خبرة ونجاحاً في الصين لحلول توليد الأكسجين الصناعي الكبير بامتصاص الضغط المتأرجح.