مقارنة بين محطة أكسجين VPSA ومولد أكسجين PSA

يتم اعتماد معدات توليد الأكسجين بتقنيتي VPSA وPSA بشكل أساسي لإنتاج الأكسجين الصناعي.

الامتصاص بتغير الضغط (PSA) تقنية توليد الأكسجين هي عملية فصل غاز جديدة تستخدم المناخل الجزيئية كمادة مازة لفصل مخاليط الغاز بناءً على اختلاف خصائص الامتصاص للمناخل الجزيئية لجزيئات الغاز المختلفة. باستخدام الهواء كمادة خام، تستخدم مادة مازة صلبة عالية الأداء وعالية الانتقائية لفصل N2 و O2 في الهواء. تمتص المناخل الجزيئية الزيوليتية N2 بشكل تفضيلي، مما يسمح بتركيز الأكسجين في الطور الغازي. بعد فترة زمنية محددة، يصل امتصاص N2 بواسطة المنخل الجزيئي إلى التوازن. نظرًا لأن كمية الغاز الممتز تختلف عند الضغوط المختلفة، يتم خفض الضغط لجعل N2 الممتز يغادر المنخل الجزيئي الزيوليتي، وهي عملية تسمى التجديد. تستخدم طريقة PSA عادةً برجين بالتوازي، يقومان بالتناوب بعملية الامتصاص تحت الضغط العالي والتجديد تحت الضغط المنخفض لتوليد الأكسجين بشكل مستمر.

(الامتصاص بتغير الضغط الفراغي) تعمل معدات توليد الأكسجين VPSA يستخدم الطبقة المختلطة التي تشكلها المناخل الجزيئية الخاصة VPSA والمجفف لامتصاص الشوائب مثل N2 و CO2 أو بخار الماء من الهواء بشكل انتقائي، بحيث يتركز الأكسجين عند مخرج الطبقة. يتم نزع الامتصاص من طبقة المنخل الجزيئي المتوازنة تحت ظروف الفراغ لإنتاج أكسجين بنسبة 90-95% بشكل دوري.

أولاً، تتكون معدات أكسجين VPSA بشكل رئيسي من المنفاخ، مضخة التفريغ، المبرد، نظام الامتصاص، خزان تخزين الأكسجين ونظام التحكم.

1. المنفاخ ومضخة التفريغ

يوفر المنفاخ الهواء لنظام الأكسجين بأكمله. يتم اختيار المنفاخ الذي يلبي ضغط العادم ظروف التصميم وفقًا لظروف تصميم وحدة VPSA للأكسجين، مع مراعاة ظروف تشغيل المستخدم. تضمن مضخة التفريغ الامتصاص الطبيعي لنظام توليد الأكسجين بأكمله في حالة تفريغ مثالية، مما يتيح لمحطة الأكسجين امتصاص النيتروجين بشكل مستمر أثناء توليد الأكسجين.

2、المبرد

يمر الهواء المضغوط ذو درجة الحرارة والضغط المرتفعين بعد الضغط في المنفاخ عبر مبرد الماء لخفض درجة الحرارة إلى مستوى التشغيل المطلوب، ثم يُرسل إلى برج الامتصاص للامتصاص.

3、نظام الامتصاص

يتكون نظام الامتصاص من وعائين للامتصاص مزودين بمنخل جزيئي من الزيوليت، وأنابيب وصمامات، إلخ. يدخل الهواء المضغوط ذو درجة الحرارة المنخفضة والضغط المرتفع من أسفل البرج A. عند التدفق عبر طبقة الممتز، يتم امتصاص الشوائب مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والنيتروجين في الهواء، بينما يتم جمع الأكسجين عبر طبقة الامتصاص في أعلى الممتص كغاز منتج. في الوقت نفسه، يكون البرج B في حالة تجديد. عندما يصل امتصاص البرج A تقريبًا إلى نقطة التوازن، يدخل الهواء ذو درجة الحرارة المنخفضة والضغط المرتفع إلى البرج B للامتصاص بواسطة نظام التحكم. وبالتالي، يتناوب البرجان A و B في العمل لتحقيق إنتاج مستمر للأكسجين.

4、خزان تخزين الأكسجين

لتخزين غاز المنتج (الأكسجين) وتثبيت ضغط مجموعة المعدات بأكملها.

5、نظام التحكم

يقوم المهندس بإدخال برنامج التحكم في الصمامات المُعد مسبقًا في وحدة التحكم PLC، التي تنظم فتح وإغلاق كل صمام هوائي من خلال الصمام الكهرومغناطيسي لتمكين نظام الامتصاص من الامتصاص والتجديد في الوقت المحدد.

II. يتكون مولد الأكسجين PSA بشكل أساسي من الضاغط، ومجفف هواء التبريد، ومزيل الشحوم، ونظام الامتصاص، وخزان تخزين الأكسجين، ونظام التحكم.

1、الضاغط

يزود الضاغط الهواء الخام للنظام بأكمله. يتم اختيار الضاغط الذي يلبي ظروف التصميم لتزويد الهواء وفقًا لسعة غاز الأكسجين لمولد الأكسجين PSA.

2、 مجفف هواء التبريد

بعد ضغط الهواء بواسطة الضاغط، يدخل الهواء المضغوط ذو درجة الحرارة والضغط المرتفعين إلى مجفف التبريد للتبريد والتجفيف وإزالة الشوائب للحصول على هواء مضغوط ذو درجة حرارة منخفضة وضغط مرتفع.

3、مزيل الشحوم

يزيل مزيل الشحوم رذاذ الشحوم من الهواء المضغوط ذو درجة الحرارة المنخفضة والضغط المرتفع لمنعه من التأثير على عمر المنخل الجزيئي من الزيوليت.

4、نظام الامتصاص

يتكون نظام الامتصاص من وعائين للامتصاص مزودين بمنخل جزيئي من الزيوليت، وأنابيب وصمامات، إلخ. يدخل الهواء المضغوط ذو درجة الحرارة المنخفضة والضغط المرتفع من أسفل البرج A. عند التدفق عبر طبقة الممتز، يتم امتصاص الشوائب مثل ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء والنيتروجين في الهواء، بينما يتم جمع الأكسجين عبر طبقة الامتصاص في أعلى الممتص كغاز منتج. في الوقت نفسه، يكون البرج B في حالة تجديد. عندما يصل امتصاص البرج A تقريبًا إلى نقطة التوازن، يدخل الهواء ذو درجة الحرارة المنخفضة والضغط المرتفع إلى البرج B للامتصاص بواسطة نظام التحكم. وبالتالي، يتناوب البرجان A و B في العمل لتحقيق إنتاج مستمر للأكسجين.

5、خزان تخزين الأكسجين

لتخزين غاز المنتج (الأكسجين) وتثبيت ضغط مجموعة المعدات بأكملها.

6、نظام التحكم

يقوم المهندس بإدخال برنامج التحكم في الصمامات المُعد مسبقًا في وحدة التحكم PLC، التي تنظم فتح وإغلاق كل صمام هوائي من خلال الصمام الكهرومغناطيسي لتمكين نظام الامتصاص من الامتصاص والتجديد في الوقت المحدد.

III. الفرق بين وحدة الأكسجين VPSA ومولد الأكسجين PSA

1、تستخدم محطات الأكسجين VPSA منافخ لاستقبال الهواء وضغطه، بينما تعتمد أنظمة الأكسجين PSA ضواغط لتزويد الهواء.

2、تستخدم مولدات PSA-O2 زيوليت صوديوم يكون مكونه الأساسي منخل جزيئي من الصوديوم، وتمتلئ محطات VPSA-O2 بمنخل جزيئي من الليثيوم.

3、ضغط الامتصاص لمولد PSA-O2 يكون عمومًا 0.6~0.8 ميجاباسكال، بينما ضغط وحدة VPSA-O2 هو 0.05 ميجاباسكال.

4、يصل تدفق الأكسجين لمولد PSA واحد إلى 200~300 نانومتر³/ساعة، ولكن مجموعة واحدة من معدات VPSA يمكنها تحقيق 7,500~10,000 نانومتر³إذا تم زيادة نسبة إنتاج الحديد إلى 3%، فإن إجمالي طاقة الحديد تزداد بمقدار 475 طن/يوم. مع الأخذ في الاعتبار 350 يوم عمل في السنة و 700 يوان صيني فائدة إضافية لكل طن حديد، ستكون الفائدة الإجمالية المضافة 116.42 مليون يوان صيني سنويًا.

5、مقارنة بعملية PSA، فإن محطة الأكسجين VPSA تستهلك طاقة أقل (0.29～0.32 كيلوواط/ساعة/م³)، مما يجعلها أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وصديقة للبيئة.