Análisis de la tecnología de producción de oxígeno VPSA: Comparación del proceso de los recipientes adsorbentes axiales y radiales

Los recipientes adsorbentes son componentes críticos en los sistemas de generación de oxígeno por adsorción por oscilación de presión, en el diseño estructural de los recipientes adsorbentes, garantizar tanto la alta eficiencia como una larga vida útil son los dos objetivos principales.

Actualmente, los recipientes adsorbentes convencionales adoptan predominantemente una estructura de lecho de adsorción empacado de flujo axial (también conocido como flujo axial). Las ventajas de este diseño radican en su construcción simple y bajos costos de fabricación. Sin embargo, presenta inconvenientes significativos, como un fuerte impacto del flujo de gas durante la admisión y el escape, un gran espacio muerto del recipiente, un tamaño de equipo voluminoso y requisitos estrictos para el cálculo de la distribución del gas. Debido al diámetro excesivamente grande de estos recipientes adsorbentes, calcular la placa de orificios del distribuidor es un desafío: si la placa es demasiado delgada, la rigidez se ve comprometida; si es demasiado gruesa, resulta económicamente ineficiente. Los ciclos frecuentes de admisión presurizada y escape al vacío inducen vibraciones en las placas de orificios de gran diámetro, lo que provoca el aflojamiento y la rotura de la malla metálica, y posterior pulverización y fluidización del tamiz molecular. En consecuencia, este diseño de flujo axial aumenta significativamente el riesgo de degradación prematura del tamiz molecular. Este problema es frecuente en los sistemas de generación de oxígeno por adsorción por oscilación de presión (PSA) que utilizan recipientes adsorbentes axiales, lo que contribuye a su vida operativa limitada.

Pionero de la PKU Los sistemas de generación de oxígeno por adsorción por oscilación de presión al vacío (VPSA) de 's adoptan predominantemente la estructura de recipiente adsorbente radial para instalaciones de mediana y gran escala, donde el aire fluye desde el exterior hacia el interior de la torre a lo largo de la dirección radial. Esta configuración minimiza el impacto sobre el tamiz molecular, asegurando una distribución del gas más uniforme y estable. El recipiente adsorbente radial ofrece múltiples ventajas, incluyendo un tamaño compacto, un espacio muerto reducido del recipiente, una caída de presión menor y una excelente distribución del gas tanto durante las fases de adsorción como de desorción. Incluso bajo ciclos frecuentes de admisión y escape de gas, el lecho permanece altamente estable, reduciendo drásticamente la probabilidad de aflojamiento o rotura de la malla metálica, o de pulverización y fluidización del tamiz molecular. Además, el diseño estructural de los recipientes adsorbentes radiales asegura el contacto completo entre el tamiz molecular y el aire entrante. Con una capa de lecho de adsorción más delgada, el sistema de flujo radial requiere menos tamiz molecular para la misma capacidad de producción de oxígeno, logrando al mismo tiempo una mayor eficiencia de adsorción, una salida estable y una pureza consistente.

La imagen muestra los recipientes adsorbentes axiales y radiales.

En 2013, Pionero de la PKU desarrolló su primer dispositivo de generación de oxígeno por adsorción por oscilación de presión (PSA) con recipiente adsorbente radial, que se puso en marcha con éxito en un solo intento, suministrando oxígeno al 93% de pureza a una empresa líder china de fibra de vidrio. El proyecto ha estado funcionando de manera estable durante más de 12 años, lo que demuestra que la estabilidad y la vida útil de la tecnología de generación de oxígeno PSA con recipiente adsorbente radial de PKU Pioneer han alcanzado estándares de clase mundial.

Desde la industrialización exitosa del recipiente adsorbente radial, Pionero de la PKU ha empleado exclusivamente este diseño en todos sus sistemas de generación de oxígeno PSA. La empresa ha ejecutado más de 400 proyectos de PSA de oxígeno a gran escala, con capacidades unitarias de hasta 100,000 Nm³/h, atendiendo industrias como el enriquecimiento de oxígeno en altos hornos, la combustión de apoyo en hornos de arco eléctrico para fabricación de acero, la combustión de hornos de vidrio con oxígeno total, la deslignificación de pulpa con oxígeno y el enriquecimiento de oxígeno en hornos de cemento. Los sistemas de PKU Pioneer se han exportado a más de 20 países, incluidos India, Rusia, Brasil, Italia y Alemania, consolidando a la empresa como el proveedor más experimentado y exitoso de China de soluciones de generación de oxígeno PSA industrial a gran escala.