Einführung in den Vakuum-Druckwechseladsorptions-Sauerstofferzeugungsprozess

Vakuum-Druckwechseladsorptions (VPSA)-Sauerstoffanlagen nutzen im Allgemeinen die oben gezeigten Betriebsschritte, um Sauerstoff abzutrennen und anzureichern. In einem Zyklus muss jedes Adsorptionsgefäß fünf Schritte durchlaufen: „Adsorption“, „Druckreduzierung“, „Vakuumdesorption“, „Spülen“ und „Druckerhöhung“.

(1) Adsorption

Nachdem die mechanischen Verunreinigungen in der Luft durch den Filter entfernt wurden, gelangt sie durch das Roots-Gebläse in den Adsorptionsturm. Das in der Luft enthaltene H2O, CO2 und N2 verbleiben im Adsorptionsmittelbett. Da das Adsorptionsmittel nur wenig O2 absorbiert, ist das O2, das aus dem Behälter austritt, reicher als das andere eintretende Gemisch und wird am Ausgang des Turms abgeleitet. Ein Teil des in diesem Schritt erzeugten Sauerstoffs wird in den Puffertank geleitet, und der verbleibende Teil ist für den nächsten Schritt zur Regeneration und Druckerhöhung im Adsorptionsturm reserviert.

(2) Druckreduzierung

Im Schritt "Druckreduzierung" gelangt sauerstoffreiches Gas über den Behälterauslass in einen anderen Behälter im Schritt "Druckerhöhung", und der Druck steigt an.

(3) Vakuumdesorption

Am Ende des Schritts "Druckreduzierung" muss der Turm evakuiert und druckentlastet werden, um die Verunreinigungen so weit wie möglich zu desorbieren. Der größte Unterschied zwischen VPSA und PSA liegt in diesem Schritt, d. h. die Vakuumpumpe wird verwendet, um den Adsorptionsturm weiter zu evakuieren, wodurch der Druck im Turm abnimmt, während die Verunreinigungen freigesetzt und durch die Vakuumpumpe nach außen abgeführt werden.

(4) Spülen

Um die Verunreinigungen des Adsorptionsturms gründlicher zu desorbieren, wird am Ende der Phase "Vakuumdesorption" eine kleine Menge Sauerstoff aus einem anderen Hochdruckturm eingeleitet, um das Adsorptionsmittel im Turm zu regenerieren. Zu diesem Zeitpunkt steigt der Partialdruck von Sauerstoff im Turm, während der der Verunreinigungen weiter abnimmt, sodass das Adsorptionsmittel vollständiger regeneriert wird, was die Adsorption im nächsten Zyklus begünstigt.

(5) Druckerhöhung

Nach "Vakuumdesorption" und "Spülen" ist das Adsorptionsmittel im Adsorptionsbehälter regeneriert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck im Behälter gesenkt. Um den Druck für die Adsorption schnell wiederherzustellen und sicherzustellen, dass die Adsorptionsfront nicht zu schnell ansteigt, muss im Schritt "Druckreduzierung" angereicherter Sauerstoff aus dem anderen Adsorptionsbehälter eingeleitet werden, um den Druck zu erhöhen. Der Druck des Behälters erreicht die Anforderungen und ist bereit für den nächsten Adsorptionszyklus, wenn der Schritt "Druckerhöhung" abgeschlossen ist.

Die Umschaltung der obigen Schritte erfolgt hauptsächlich durch das Steuerungssystem und Schaltklappen. Gemäß der zeitlichen Abfolge der einzelnen Schritte schaltet das Steuerungssystem die Klappen, um die Länge der Zeit während der Prozesse "Adsorption", "Druckreduzierung", "Desorption", "Spülen" oder "Druckerhöhung" im Adsorptionsbehälter zu steuern, wodurch die Trennung von Sauerstoff und Stickstoff erreicht und schließlich der erforderliche Sauerstoff gewonnen wird.