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El principio básico de la adsorción
En la actualidad, la tecnología de adsorción por cambio de presión se utiliza ampliamente en la separación de aire para producir O2 y N2, en la separación y purificación de otros gases que contienen CO, H2, CO2, etc. (como gases de horno y gases de escape industriales), en gases de craqueo de petróleo como etileno y etano, y en la concentración de gas en CH4. El ámbito de aplicación se expande gradualmente con el progreso tecnológico en este campo.
En la década de 1970, la Union Carbide Corporation industrializó por primera vez la tecnología de generación de oxígeno por adsorción por cambio de presión (PSA) utilizando un proceso de desorción a presión normal (PSA). El adsorbente era adsorbente CaA con baja capacidad de adsorción de nitrógeno y alto consumo de energía para el oxígeno.
En la década de 1990, la tecnología de producción de oxígeno por adsorción por cambio de presión al vacío (VPSA) utilizando adsorbente LiX se convirtió en el proceso principal internacional, más adecuado para las necesidades de instalaciones a gran escala. La investigación sobre la producción de oxígeno por adsorción por cambio de presión en China se llevó a cabo casi simultáneamente con la internacional. Sin embargo, limitada por la baja productividad nacional de adsorbentes eficientes y la investigación técnica atrasada en vasos de adsorción y procesos generales, el desarrollo de la tecnología PSA de oxígeno nacional fue lento, mientras que la escala de las plantas VPSA se estancó y la generación de oxígeno estuvo acompañada de problemas como alto consumo de energía, reemplazo frecuente de adsorbentes, etc., lo que provocó un impacto crítico en la producción. Durante este período, las plantas nacionales de oxígeno VPSA a gran escala fueron casi todas importadas y se utilizó una gran cantidad de divisas debido al alto precio.
A finales de la década de 1990, el centro de separación y purificación de gases liderado por el profesor Xie Youchang de la Universidad de Pekín creó por primera vez un adsorbente de oxígeno LiX de alta eficiencia con alta selectividad de nitrógeno y oxígeno y capacidad de adsorción de nitrógeno. Después de la producción masiva estable del adsorbente de oxígeno LiX, China inició por primera vez el diseño integrado de procesos y la fabricación de conjuntos completos de plantas industriales de generación de oxígeno PSA. A partir de entonces, las plantas de generación de oxígeno PSA producidas en China y que utilizan adsorbente de oxígeno LiX eficiente se aplicaron ampliamente.
Recientemente, con la estandarización, madurez y crecimiento gradual del mercado de gases, los fabricantes nacionales de primera línea de adsorción por cambio de presión han mirado más allá de las ventas de plantas y se han centrado más en ingresar al mercado de servicios profesionales de producción y suministro de gas in situ, de acuerdo con su concepto de servicio especializado. La planta de generación de oxígeno ha logrado un funcionamiento inteligente no tripulado, marcando un nuevo período de desarrollo para la generación de oxígeno nacional por adsorción por cambio de presión.
Los adsorbentes productores de oxígeno se basan principalmente en su adsorción selectiva de nitrógeno y la función de penetración de oxígeno. Se dividen principalmente en CaA y CaX a base de calcio, y LiX a base de litio. Los adsorbentes CaA y CaX se basan en tamices moleculares tradicionales utilizados en la década de 1980, por lo que el costo es menor, pero el consumo de energía para producir oxígeno es mayor, por lo tanto, la carga total es varias veces la cantidad de LiX. Evaluando tanto el área de la parcela de la torre de absorción como el costo de operación a largo plazo, los adsorbentes CaA y CaX tienen desventajas evidentes, por lo que actualmente solo se utilizan en operaciones de adsorción por cambio de presión (PSA) a pequeña escala con desorción a presión atmosférica.
El adsorbente de tamiz molecular LiLSX (LiLSX) para producción de oxígeno con alta tasa de intercambio de iones de litio es el mejor entre los adsorbentes LiX. Su "capacidad de adsorción de nitrógeno" y "selectividad de nitrógeno y oxígeno" son muy superiores a los adsorbentes de producción de oxígeno CaA y CaX. Cuanto mayor es el rendimiento de oxígeno del adsorbente LiX, menor será su carga, y finalmente la carga operativa de los equipos de potencia de soporte también disminuirá en consecuencia. Como resultado, se pueden reducir la inversión directa y el consumo de energía operativa y aumentar los indicadores económicos de la planta de oxígeno. El primer adsorbente de oxígeno a base de litio de alta eficiencia PU-8 con producción masiva estable industrializada en China fue el primero en ganar el primer premio del Premio Nacional de Progreso Científico y Tecnológico del Ministerio de Educación.
La VPSA (adsorción por cambio de presión al vacío) es la separación de oxígeno del aire mediante descompresión al vacío para la desorción.
La generación de oxígeno por adsorción por cambio de presión utiliza aire como gas de alimentación que es forzado por un soplador a pasar bajo presión a través del lecho adsorbente. El nitrógeno, dióxido de carbono y agua en el aire son adsorbidos por el adsorbente, y los componentes restantes pasan a través del adsorbente para enriquecerse en oxígeno. Luego, al reducir la presión, el nitrógeno, dióxido de carbono y agua adsorbidos en el adsorbente se liberan y el adsorbente puede regenerarse de esta manera. El proceso recíproco constituye el principio básico de la generación de oxígeno por adsorción por cambio de presión al vacío.
Las plantas de oxígeno por adsorción por cambio de presión al vacío (VPSA) generalmente utilizan los pasos operativos mostrados arriba para separar y enriquecer el oxígeno. En un ciclo, cada vaso de adsorción debe pasar por cinco pasos: "adsorción", "reducción de presión", "desorción al vacío", "purga" y "aumento de presión".
(1) Adsorción
Una vez eliminadas las impurezas mecánicas del aire por el filtro, éste entra en la torre de adsorción a través del soplante Roots. El H2O, CO2 y N2 del aire permanecen en el lecho adsorbente. Dado que el O2 se absorbe poco en el adsorbente, el O2 que sale en el recipiente será más rico que otra mezcla entrante, y se descarga por la salida de la torre. Una parte del oxígeno producido en este paso se envía al depósito de inercia, y la parte restante se reserva para el siguiente paso de regeneración y aumento de la presión en la torre de adsorción.
(2) Reducción de presión
En el paso de "reducción de presión", el gas rico en oxígeno pasa a través de la salida del vaso a otro que está en el paso de "aumento de presión", y la presión aumenta.
(3) Desorción al vacío
Al final del paso de "reducción de presión", para desorber las impurezas tanto como sea posible, la torre debe ser evacuada y despresurizada. La mayor diferencia entre VPSA y PSA radica en este paso, es decir, se utiliza la bomba de vacío para evacuar aún más la torre de adsorción, lo que provoca que la presión en la torre disminuya mientras las impurezas se liberan y descargan a través de la bomba de vacío al exterior.
(4) Purga
Para desorber las impurezas de la torre de adsorción de manera más completa, al final de la etapa de "desorción al vacío", se introduce una pequeña cantidad de oxígeno desde otra torre de alta presión para revitalizar el adsorbente en la torre, momento en el cual la presión parcial de oxígeno en la torre aumenta mientras que la de las impurezas se reduce aún más, de modo que el adsorbente se regenera más completamente, lo que es más favorable para la adsorción en el siguiente ciclo.
(5) Aumento de presión
Después de la "desorción al vacío" y la "purga", el adsorbente en el vaso de adsorción se regenera. En este momento, la presión en el vaso se reduce. Para recuperar rápidamente la presión para la adsorción y asegurar que el frente de adsorción no se desplace demasiado rápido, es necesario introducir oxígeno enriquecido del otro vaso de adsorción en el paso de "reducción de presión" para aumentar la presión. La presión del vaso alcanza los requisitos y está lista para el siguiente ciclo de adsorción cuando se completa el paso de "aumento de presión".
El cambio de los pasos anteriores se realiza principalmente mediante el sistema de control y válvulas de mariposa de conmutación. Según el orden secuencial de cada paso, el sistema de control conmuta las válvulas de mariposa para controlar la duración de los procesos de "adsorción", "reducción de presión", "desorción", "purga" o "aumento de presión" en el vaso de adsorción, logrando la separación del oxígeno del nitrógeno y finalmente obteniendo el oxígeno requerido.
El principio básico de la tecnología PSA-CO es utilizar la selectividad de adsorción del adsorbente para adsorber CO en el gas mixto, y luego desorber CO mediante descompresión o vacío para lograr la separación del CO.
Se puede observar en la comparación con la curva de adsorción del tamiz molecular 5A que el rendimiento de adsorción del tamiz molecular con carga de cobre es más excelente. Por un lado, tiene una mayor capacidad de adsorción de CO debido a la adsorción compleja del Cu+ activo al CO. Por otro lado, casi ningún otro gas puede ser adsorbido porque CuCl cubre los centros activos originales del tamiz molecular en la superficie, y también reduce la adsorción de CO2 que antes era altamente adsorbido. Por lo tanto, al procesar gas de alimentación con bajo contenido de CO2, es posible adsorber y separar CO directamente sin eliminar CO2, lo que se denomina PSA de una etapa. El rendimiento superior de los tamices moleculares a base de Cu radica en que su principio de adsorción combina métodos físicos y químicos, utilizando la gran área superficial específica del soporte del tamiz molecular y la complejación entre Cu+ y CO. Dispersamos una capa única de CuCl en la superficie interna del tamiz molecular, y finalmente produjimos tamiz molecular de alta eficiencia con carga de cobre.
En comparación con la tecnología de separación criogénica, la planta PSA-CO tiene varias ventajas: operación simple, tiempo de inicio y parada corto, ajuste de carga flexible y alta automatización. Solo toma decenas de minutos para arrancar. Además, según las necesidades posteriores, se puede realizar un ajuste de carga en el rango del 30% al 100% mediante un simple ajuste en poco tiempo, lo que puede ahorrar considerablemente el costo durante la puesta en marcha y la operación piloto de la planta, reduciendo así la inversión indirectamente.
La planta de adsorción por cambio de presión está compuesta por recipientes de adsorción, bombas de vacío, compresores, válvulas controladas por programa, etc. La planta es simple y fácil de operar, y los empleados comunes pueden dominar la operación con una capacitación simple. Los equipos de soporte se pueden adquirir y fabricar a nivel nacional, lo que garantiza la seguridad de la planta. Además, la instalación no es difícil y la construcción se puede completar en poco tiempo.
Considerando las ventajas anteriores, la tecnología PSA-CO se utiliza ampliamente en el tratamiento de gases de síntesis química del carbón y diversos gases de escape complejos. Se aplica para tratar gas de lecho arrastrado, gas de agua, gas semiagua, gas de conversión de gas natural, gas de escape de horno de carburo de calcio, gas de cola de ácido acético y gas de escape de alto horno para la producción de productos químicos e industriales posteriores como ácido acético, butanol, TDI, etilenglicol, etc.
Actualmente, los métodos industriales de producción de oxígeno incluyen principalmente la generación de oxígeno por separación criogénica de aire, la producción de oxígeno por adsorción por cambio de presión y la producción de oxígeno por separación de membranas. La adsorción por cambio de presión es una tecnología avanzada de separación de gases que ocupa una posición insustituible en el campo del suministro de gas in situ en el mundo de hoy. Las características principales de la planta de oxígeno por adsorción por cambio de presión son las siguientes:
- proceso simple, estructura compacta y baja inversión
- alto grado de automatización: operación totalmente automática durante 24 horas y monitoreo remoto a través de interfaz de comunicación
- tiempo de inicio y parada corto (generalmente puede producir oxígeno de calidad en 0,5 h)
- menor costo que la tecnología de producción de oxígeno criogénico (consumo unitario de energía de 0,33-0,35 kWh/m3 para oxígeno puro al 100%)
- operación a temperatura normal y baja presión con prioridad de seguridad
- ajuste de carga flexible (la planta de oxígeno por adsorción por cambio de presión puede ajustar la carga según los cambios en el volumen de producción. Una sola planta puede lograr una regulación de carga del 50% al 100%)
Basado en las características anteriores de la tecnología de generación de oxígeno PSA, generalmente se considera que la tecnología de producción de oxígeno criogénico tiene ciertas ventajas en condiciones de gran escala y alta pureza de oxígeno, y la tecnología de generación de oxígeno por adsorción por cambio de presión, con bajo costo, fácil operación, ajuste de carga flexible y otras características destacadas, es más ventajosa en usos variables y de baja pureza de oxígeno.
(1) Ahorro de energía
El vaso de adsorción vertical es un vaso de estructura cilíndrica radial. En comparación con el vaso de adsorción axial, el lecho adsorbente es más delgado y la resistencia es menor, lo que reduce la presión del flujo de aire y conduce a una disminución correspondiente de la presión de descarga y la potencia del equipo rotatorio. Mediante cálculos y práctica, el consumo de energía de la planta VPSA de oxígeno se puede reducir entre un 10% y un 15% utilizando un absorbedor radial.
(2) Ventajas estructurales
La planta de generación de oxígeno VPSA adopta un vaso de adsorción radial donde la dirección del flujo de gas es favorable para la adsorción y desorción. Debido a la influencia directa de la velocidad del flujo de aire en la adsorción y desorción, un flujo de aire más lento es más propicio. En la fase de adsorción, a medida que el gas de alimentación fluye de afuera hacia adentro, el nitrógeno se adsorbe gradualmente con una reducción gradual del volumen del gas, y la sección transversal de flujo del absorbedor radial se estrecha gradualmente de afuera hacia adentro. Esta estructura aumenta la eficiencia de utilización integral del adsorbente y mejora la estabilidad del lecho adsorbente al mismo tiempo. La dirección del flujo de aire es perpendicular a la de la gravedad, lo que reduce efectivamente el lavado del adsorbente y aumenta su vida útil.
(3) Área pequeña
El vaso de adsorción radial adopta una estructura de lecho adsorbente cilíndrico para aprovechar al máximo el espacio. El área de cobertura es solo la mitad del área del absorbedor axial de la misma escala.
(4) Mejor adaptabilidad de la capacidad de producción
El vaso de adsorción radial no tiene limitaciones de volumen de aire. A medida que aumenta la capacidad de producción de oxígeno, es necesario aumentar la cantidad de gas de alimentación y adsorbente, lo que se puede resolver aumentando la altura del absorbedor radial cuando el diámetro del equipo está limitado por el transporte o la fabricación.
Debido a su bajo costo, ajuste flexible de carga y fácil puesta en marcha y parada, la tecnología de generación de oxígeno VPSA se utiliza ampliamente en la producción industrial. Por ejemplo, en la industria del acero, cuyo mercado ha mejorado en los últimos dos años, para aumentar la tasa de enriquecimiento de oxígeno del alto horno, reducir la relación de coque y mejorar la capacidad de producción del alto horno, generalmente se elige una planta de oxígeno VPSA como fuente de oxígeno suplementaria para reducir costos y aumentar la producción.
La planta de producción de oxígeno por adsorción por cambio de presión se ha utilizado ampliamente en metalurgia no ferrosa (fundición de cobre, zinc, plomo, oro, níquel, dióxido de titanio, etc.), metalurgia ferrosa (inyección de carbón enriquecido con oxígeno en alto horno para fabricación de hierro, fabricación de acero en horno eléctrico, etc.), combustión de combustible enriquecido con oxígeno (calderas industriales, hornos de vidrio/fibra de vidrio, aluminio electrolítico), fabricación de gas químico (amoníaco sintético, metanol, etilenglicol, etc.), atención médica, tratamiento de aguas residuales, blanqueo de pulpa, producción de peróxido de hidrógeno, generación de ozono, acuicultura, producción de negro de carbón y otros campos.
La planta de oxígeno VPSA consta de sistema de potencia, sistema de adsorción, sistema de válvulas, sistema de control de instrumentos, sistema de control electrónico y sistema auxiliar público y de apoyo, que se describen respectivamente a continuación:
El sistema de potencia, compuesto por soplador Roots, bomba de vacío Roots, motor eléctrico, filtro de aire, silenciador, junta elástica y otras piezas auxiliares, funciona para proporcionar la presión positiva y el nivel de vacío requeridos para la adsorción y desorción del adsorbente.
El sistema de adsorción está formado por el relleno, el recipiente de adsorción, y un tanque de amortiguación y un intercambiador de calor acoplados al mismo.
El sistema de válvulas está compuesto por válvulas de regulación especiales, válvulas de conmutación y válvulas manuales. Las válvulas de regulación y conmutación son válvulas de mariposa neumáticas controladas por PLC. Tanto la desconexión como la conexión entre adsorbedor y adsorbedor, y entre adsorbedor y equipo de potencia, se pueden realizar mediante válvulas de conmutación.
El sistema de control de instrumentos contiene el sistema de control y los instrumentos de campo. Este último está compuesto por transmisor, analizador de oxígeno, medidor de flujo de orificio, sensor de vibración, etc.
El sistema de control electrónico está formado por el gabinete de entrada, el gabinete PT, el gabinete de salida, el gabinete de arranque suave, la fuente de alimentación ininterrumpida, etc.
El sistema auxiliar público, generalmente proporcionado por los usuarios, ofrece el agua de circulación necesaria, agua blanda, electricidad y gas para instrumentos para la planta VPSA.
Hay dos formas de proporcionar oxígeno enriquecido VPSA al alto horno:
El primer enfoque es el enriquecimiento de oxígeno después del soplador, es decir, el oxígeno de baja presión a la salida de la planta de oxígeno VPSA se presuriza mediante un compresor de oxígeno a 6 Bar(G), luego se mezcla con el aire ambiente en la tubería de aire frío en la salida del soplador del alto horno para lograr un oxígeno enriquecido.
El segundo es la inyección de oxígeno antes del soplador. El oxígeno se alimenta directamente al soplador del alto horno y luego al alto horno aprovechando la diferencia de presión entre la salida de la planta VPSA y la entrada del soplador. Para mezclar completamente el oxígeno y el aire, se requiere un distribuidor de oxígeno en la parte frontal de la entrada del soplador.
Las ventajas de la inyección de oxígeno antes del soplador son:
1. Ahorro de energía
La inyección de oxígeno antes del soplador ahorra la energía necesaria para la compresión de oxígeno. Aunque sigue siendo un tema controvertido si la inyección de oxígeno antes del soplador comparte la capacidad del soplador, el ahorro de energía de la tecnología es afirmativo, incluso si la cantidad de ahorro muestra ligeras diferencias para cada empresa.
2. Ahorro de inversión
El compresor de oxígeno se evita en la inyección de oxígeno antes del soplador, lo que reduce la inversión única. Al mismo tiempo, el oxígeno de baja presión como medio de transporte reduce el costo de fabricación y construcción al implementar los estándares de baja presión.
3. Garantía de seguridad
No es necesario instalar equipos de descompresión y antiexplosión. Por lo tanto, se refuerza la seguridad del sistema.
La planta de generación de oxígeno VPSA se caracteriza por su ciclo de operación corto (generalmente solo decenas de segundos), por lo que la presión de escape del soplador cambiará rápidamente con grandes rangos de fluctuación durante la operación. Basado en el principio de adsorción por cambio de presión de vacío, se requiere que el soplador satisfaga la estabilidad del volumen de gas en esta circunstancia, lo cual es la condición esencial para estabilizar la velocidad de flujo de gas en el recipiente de adsorción y garantizar la vida útil del adsorbente y el rendimiento de la planta de producción de oxígeno VPSA.
El soplador Roots es un soplador rotativo volumétrico que mantiene los dos rotores engranados mediante los engranajes sincronizadores en el extremo del eje. La superficie cóncava curva del rotor y la pared interior del cilindro constituyen un volumen de trabajo. El gas se toma de la abertura de succión durante la rotación del rotor, cuando se acerca y se conecta con el puerto de escape, la presión en el volumen de trabajo aumenta repentinamente y el gas se entrega al paso de escape debido al retorno del gas de mayor presión. Los dos rotores no se tocan entre sí, y los espacios entre ellos están estrictamente controlados para lograr el encapsulamiento, de modo que el gas descargado esté libre de aceite lubricante.
La característica más destacada es que cuando la presión se ajusta dentro del rango permitido, el caudal cambia poco. La selectividad de presión es flexible, por lo que puede transmitir gases de manera forzada. Tiene las ventajas de una estructura simple, fácil mantenimiento y larga vida útil.
Además, es adecuado para la entrega y presurización de gases en condiciones de baja presión y también se puede usar como bomba de vacío. Por lo tanto, el soplador Roots es adecuado para la planta de producción de oxígeno VPSA, lo que es un consenso común en el desarrollo de la tecnología de generación de oxígeno VPSA a lo largo de los años.
Los proveedores de plantas de oxígeno VPSA generalmente proporcionan materiales completos que incluyen instrucciones de uso, manuales de mantenimiento y manuales de resolución de problemas. La estructura de la planta VPSA es simple: el equipo rotativo consiste solo en un soplador y una bomba de vacío, que son equipos de servicio general con mantenimiento simple, por lo tanto, el mantenimiento de la planta de oxígeno VPSA generalmente consta de dos partes: inspección (incluido el manejo de fallas) y reemplazo de piezas vulnerables.
Según la información en línea, la planta de oxígeno VPSA tiene la ventaja de un mantenimiento simple y fácil. Al mismo tiempo, todas las piezas están controladas por PLC con alta automatización. En teoría, se puede lograr una operación sin supervisión.
El mantenimiento de la planta de oxígeno VPSA es relativamente simple, y es fácil manejar las fallas. Sin embargo, todavía se recomienda reemplazar las piezas de desgaste, como los sellos de las válvulas, a tiempo de acuerdo con los requisitos. Según la investigación de la asociación, casi todas las empresas de producción de gas in situ nacionales y extranjeras requieren un mantenimiento regular de la planta VPSA y el reemplazo regular del anillo de sellado, esté desgastado o no.
Las estadísticas han demostrado que el mantenimiento regular es beneficioso para reducir el costo de operación a largo plazo y prolongar la vida útil de la planta de oxígeno VPSA.
El ciclo de operación del proceso de producción de oxígeno VPSA es muy corto, generalmente menos de 1 minuto. En un ciclo, cada recipiente de adsorción necesita experimentar los pasos de adsorción, reducción de presión, desorción, purga, incluso aumento de presión, etc.
Las válvulas clave se abren y cierran una vez en cada ciclo, lo cual es bastante frecuente, por lo que se requiere que se conmuten bastante rápido para mejorar la eficiencia de trabajo y la utilización efectiva de la planta de oxígeno.
Por lo tanto, las válvulas utilizadas en la planta de oxígeno VPSA deben tener las siguientes características:
- alta velocidad de conmutación
- buen rendimiento de sellado
- larga vida útil en condiciones de conmutación frecuente y rápida
- operación libre de aceite
Actualmente, las plantas VPSA nacionales generalmente adoptan válvulas de mariposa neumáticas especiales de doble excéntrica cuyos actuadores y componentes neumáticos son fabricados por marcas reconocidas como Metso y SMC para mejorar la confiabilidad de las válvulas. La válvula tiene las siguientes características:
- Amplio rango de calibre: diámetro de DN100 a DN900
- Alta velocidad de conmutación: 0.3 a 0.8 segundos/vez
- Estructura de sellado: estructura de sellado de labio con fuga cero bidireccional y autorreparación después del desgaste
- Materiales de sellado: material PTFE reforzado con alta resistencia al desgaste
- Accionamiento de potencia: accionado por gas de instrumento de baja presión, limpio y libre de aceite, que es relativamente fácil de obtener.
- Mantenimiento: La válvula es de tamaño pequeño, peso ligero y fácil de mantener. El costo de mantenimiento es menor que el de otros tipos de válvulas.
La planta VPSA es un conjunto completo de sistemas. Bajo la premisa de que el diseño del proceso sea razonable, el equipo de apoyo esté correctamente seleccionado y la operación sea fluida, se garantizará el consumo de energía más bajo de toda la unidad. Específicamente, los factores relacionados son los siguientes:
1. Si el adsorbente es eficiente.
El adsorbente más eficiente actualmente en el mercado es el adsorbente a base de litio PU-8, cuya producción de oxígeno por tonelada es la más alta del sector. La carga es menor para la misma producción de oxígeno, por lo que la resistencia al paso del gas a través del lecho adsorbente será menor, logrando así un nivel más bajo de consumo energético.
2.Si el proceso es razonable.
El adsorbente es la parte central de una planta y el rendimiento máximo del adsorbente se puede garantizar con un diseño de proceso razonable, que incluye la configuración de la temperatura de adsorción, la presión, el ciclo, la presión de desorción y otros indicadores.
3.Si el equipo de potencia coincide con toda la planta VPSA.
La potencia principal de toda la planta es consumida por el equipo de potencia. Si el equipo de potencia es demasiado pequeño, la producción de oxígeno no cumplirá con las especificaciones de diseño, y si es demasiado grande, el consumo unitario de energía será mayor. Además, el funcionamiento sin problemas del equipo de apoyo también es importante. Si la válvula tiene fugas, la transmisión de señales del instrumento no es estable, etc., se verá afectado el funcionamiento de todo el sistema.
En resumen, el consumo de energía de la planta de producción de oxígeno VPSA depende del funcionamiento cooperativo de los diversos componentes del sistema.
La fiabilidad de la planta de producción de oxígeno VPSA se refleja principalmente por factores como la tasa de fallos de los componentes de acoplamiento, la razonabilidad del diseño del proceso y el mantenimiento durante el uso posterior.
En primer lugar, adsorbente de alta eficiencia y duradero y un diseño de proceso razonable. El núcleo de la tecnología VPSA es la eficiencia de adsorción y el rendimiento del adsorbente. Un adsorbente superior tendrá un alto coeficiente de separación, logrando una separación efectiva de gases fácilmente. Al mismo tiempo, una durabilidad de trabajo excepcional también es indispensable. Generalmente, una vida útil de más de 10 años podría considerarse larga. Además, el diseño razonable del proceso y la planta completa están estrechamente conectados con la compatibilidad con la aplicación de oxígeno posterior. Un diseño de proceso interno razonable del sistema garantizará un bajo consumo de energía y una operación estable. La compatibilidad del sistema con el equipo posterior también afectará su tiempo de operación y rendimiento.
En segundo lugar, si los componentes de apoyo, como válvulas controladas por programa y equipos de potencia, son fabricados por fabricantes fiables. Si los equipos rotativos o las válvulas son producidos por fabricantes de bajo rendimiento para reducir el costo, se causarán fallos frecuentes y se verá afectada la estabilidad de toda la planta.
Finalmente, una rica experiencia en ingeniería puede garantizar buenas condiciones de operación y altas tasas de operación en diferentes industrias, condiciones atmosféricas y climáticas.
En resumen, la fiabilidad de la planta de producción de oxígeno VPSA requiere una serie de factores como componentes de apoyo excelentes, procesos razonables y una rica experiencia en ingeniería.
1. Inyección de carbón enriquecido con oxígeno en altos hornos. Hay dos formas convencionales para la fundición de hierro y acero. La primera es utilizar el mineral de hierro en el alto horno para fundir el hierro del compuesto en la naturaleza en hierro cero valente, que es el arrabio que solemos decir. Luego, el arrabio se refina a través de un convertidor para convertirse en una variedad de aceros aleados o aceros inoxidables que vemos a menudo en nuestra vida diaria. En la etapa de fundición de arrabio mediante alto horno, generalmente adoptamos la tecnología de adsorción por cambio de presión para proporcionar oxígeno enriquecido añadiendo oxígeno al alto horno para optimizar las condiciones de fundición y reducir el costo. Finalmente obtenemos el arrabio de alta calidad.
2. La fundición en horno eléctrico es la segunda forma. La chatarra que usamos en nuestra vida se clasifica y se introduce en el horno eléctrico después de ser recuperada por la estación de reciclaje. En el horno eléctrico, utilizamos oxígeno enriquecido de alta pureza para fundir a alta temperatura y obtener acero terminado.
3. Además, la tecnología de adsorción por cambio de presión también se aplica en el tratamiento de gases de escape de hornos de fundición como los altos hornos y convertidores mencionados anteriormente, que consiste principalmente en adsorber el CO útil mediante la tecnología de adsorción por cambio de presión, y luego purificarlo y refinarlo para la reacción de síntesis en el campo químico y otros.
La tecnología de adsorción por cambio de presión se aplica principalmente en la química C1 en la industria química. ¿Alguien sabe de dónde provienen objetos como botellas de bebidas diarias, sofás, camisetas de secado rápido? Todos fueron producidos mediante craqueo de petróleo y luego a través de otros procedimientos de síntesis paso a paso. Como sabemos, China es rica en carbón y pobre en petróleo. En los últimos 20 años, la "industria química del carbón" que se ha estado desarrollando consiste en usar carbón en lugar de petróleo para producir nuestros artículos de uso diario.
Entonces, ¿cómo convierte la industria química del carbón el carbón en la ropa que usamos, los asientos en los que nos sentamos y los vasos de agua que utilizamos? El principio es: el carbón se gasifica a través de un horno de gasificación donde los gases más útiles como CO y H2 se separan mediante la tecnología de adsorción por cambio de presión y luego se utilizan en la síntesis química, lo que eventualmente producirá esos artículos de uso diario. En este proceso, se debe adoptar la tecnología de adsorción por cambio de presión para resolver algunas dificultades técnicas. Por ejemplo, para lograr una separación eficiente de CO de N2 o CH4, la tecnología de adsorción por cambio de presión que utiliza adsorbente a base de cobre está en la lista obligatoria. China tiene derechos de propiedad independientes para esta tecnología y se ha mantenido a la vanguardia del nivel internacional.
La tecnología de adsorción por cambio de presión se aplica principalmente al reciclaje de gases de escape industriales ricos en CO. Es posible que la gente no sepa que China es el mayor fabricante mundial de acero, carburo de calcio y fósforo amarillo, lo que representa más de la mitad de la producción mundial. Se liberará una gran cantidad de gases de escape industriales al fabricar estos productos industriales básicos. En el pasado, estos gases de escape industriales se descargaban al aire directamente o después de la combustión. Con el aumento de la carga y los gases emitidos, se producirá un deterioro gradual del ambiente atmosférico, como niebla y gases ácidos que incluso pueden afectar el crecimiento de los cultivos.
Los gases de escape como el CO mencionado anteriormente son gases residuales en la industria. La mayoría de las empresas los tratan generalmente mediante combustión, lo que no solo provoca que una gran cantidad de dióxido de carbono se descargue a la atmósfera formando el efecto invernadero, sino que también es una utilización ineficiente de la energía. Si estos gases de escape se purifican mediante la tecnología de adsorción por cambio de presión hasta que la pureza del CO aumente al 99% o más, con un alto valor de utilización, pueden aplicarse posteriormente en la síntesis química. Después de una serie de reacciones químicas, finalmente se convierten en botellas de plástico, camisetas de secado rápido y otros productos básicos en nuestra vida diaria. Es beneficioso tanto para el ahorro de energía como para la reducción de emisiones, promoviendo así la protección ambiental.