Analyse der VPSA-Sauerstofferzeugungstechnologie: Verfahrensvergleich von axialen und radialen Adsorberbehältern

Adsorberbehälter sind kritische Komponenten in Druckwechseladsorptions-SauerstofferzeugungssystemenBei der strukturellen Auslegung von Adsorberbehältern sind die Gewährleistung hoher Effizienz und langer Lebensdauer die beiden Hauptziele.

Derzeit verwenden konventionelle Adsorberbehälter überwiegend eine axial durchströmte Schüttbett-Adsorptionsstruktur (auch als Axialströmung bekannt). Die Vorteile dieser Konstruktion liegen in ihrem einfachen Aufbau und den geringen Herstellungskosten. Sie weist jedoch erhebliche Nachteile auf, darunter eine starke Gasströmungsbeeinflussung beim Ein- und Auslass, ein großes Totvolumen im Behälter, sperrige Geräteabmessungen und strenge Anforderungen an die Gasverteilungsberechnung. Aufgrund des übermäßig großen Durchmessers solcher Adsorberbehälter ist die Berechnung der Lochplatte des Verteilers eine Herausforderung: Ist die Platte zu dünn, ist die Steifigkeit beeinträchtigt; ist sie zu dick, wird sie wirtschaftlich ineffizient. Die häufigen Zyklen von Druckbeaufschlagung und Vakuumabfuhr verursachen Schwingungen in großformatigen Lochplatten, was zu einer Lockerung und zum Bruch des Drahtgeflechts und anschließender Pulverisierung und Fluidisierung des Molekularsiebs führt. Folglich erhöht diese Axialströmungskonstruktion das Risiko eines vorzeitigen Molekularsiebabbaus erheblich. Dieses Problem tritt häufig in Druckwechseladsorptions (PSA)-Sauerstofferzeugungssystemen mit axialen Adsorberbehältern auf und trägt zu deren begrenzter Betriebslebensdauer bei.

PKU Pioneer Die Vakuum-Druckwechseladsorptions-Sauerstofferzeugungssysteme von (hier fehlt der Firmenname im Originaltext, übernommen aus dem Kontext: PKU Pioneer) verwenden für mittlere und große Anlagen überwiegend eine radiale Adsorberbehälterstruktur, bei der die Luft in radialer Richtung von der Außenseite zur Innenseite des Turms strömt. Diese Konfiguration minimiert die Einwirkung auf das Molekularsieb und gewährleistet eine gleichmäßigere und stabilere Gasverteilung. Radiale Adsorberbehälter bieten mehrere Vorteile, darunter kompakte Abmessungen, reduziertes Totvolumen im Behälter, geringerer Druckverlust und hervorragende Gasverteilung sowohl während der Adsorptions- als auch der Desorptionsphase. Selbst bei häufigen Gas- und Auslasszyklen bleibt das Bett äußerst stabil, was die Wahrscheinlichkeit einer Lockerung oder eines Bruchs des Drahtgeflechts oder einer Pulverisierung und Fluidisierung des Molekularsiebs drastisch reduziert. Darüber hinaus gewährleistet die strukturelle Auslegung radialer Adsorberbehälter einen vollständigen Kontakt zwischen dem Molekularsieb und der einströmenden Luft. Mit einer dünneren Adsorptionsbettschicht benötigt das Radialströmungssystem für die gleiche Sauerstoffproduktionskapazität weniger Molekularsieb, erreicht dabei aber eine höhere Adsorptionseffizienz, eine stabile Ausbeute und eine konstante Reinheit.

Das Bild zeigt axiale und radiale Adsorberbehälter.

Im Jahr 2013 PKU Pioneer entwickelte (Firmenname aus Kontext: PKU Pioneer) seine erste Druckwechseladsorptions (PSA)-Sauerstofferzeugungsanlage mit radialem Adsorberbehälter, die in einem einzigen Versuch erfolgreich in Betrieb genommen wurde und einem führenden chinesischen Glasfaserunternehmen 93% reinen Sauerstoff lieferte. Das Projekt ist seit über 12 Jahren stabil in Betrieb, was zeigt, dass die Stabilität und Lebensdauer der PSA-Sauerstofferzeugungstechnologie mit radialem Adsorberbehälter von PKU Pioneer weltweit führende Standards erreicht haben.

Seit der erfolgreichen Industrialisierung des radialen Adsorberbehälters PKU Pioneer verwendet (Firmenname aus Kontext: PKU Pioneer) ausschließlich diese Konstruktion in allen seinen PSA-Sauerstofferzeugungssystemen. Das Unternehmen hat über 400 große PSA-Sauerstoffprojekte durchgeführt, mit Einzelanlagenkapazitäten von bis zu 100.000 Nm³/h, die Branchen wie Hochofensauerstoffanreicherung, Lichtbogenofen-Stahlherstellungs-Verbrennungsunterstützung, Voll-Sauerstoff-Glasofen-Verbrennung, Zellstoff-Sauerstoff-Delignifizierung und Zementofen-S