Comparación de la planta de oxígeno VPSA y el generador de oxígeno PSA
Los equipos de generación de oxígeno VPSA y PSA se adoptan principalmente para la producción industrial de oxígeno.
La tecnología de generación de oxígeno por adsorción por cambio de presión (PSA) es un nuevo proceso de separación de gases que utiliza tamices moleculares como adsorbente para separar mezclas de gases basándose en la diferencia en las propiedades de adsorción de los tamices moleculares para diversas moléculas de gas. Con aire como materia prima, utiliza un adsorbente sólido de alto rendimiento y alta selectividad para separar el N2 y el O2 del aire. Los tamices moleculares de zeolita adsorben preferentemente N2, lo que permite que el oxígeno se enriquezca en la fase gaseosa. Después de un tiempo definido, la adsorción de N2 por el tamiz molecular alcanza una carga de equilibrio. Debido a que la cantidad de gas adsorbido varía a diferentes presiones, se realiza una despresurización para que el N2 adsorbido abandone el tamiz molecular de zeolita, un proceso llamado regeneración. El método PSA generalmente utiliza 2 torres en paralelo, que alternativamente realizan adsorción bajo presurización y regeneración bajo despresurización para generar oxígeno de forma continua.
(Adsorción por cambio de presión al vacío) Equipo de generación de oxígeno VPSA utiliza el lecho mixto formado por el tamiz molecular especial VPSA y el desecante para adsorber selectivamente impurezas como N2, CO2 o vapor de agua en el aire, de modo que el oxígeno se enriquece en la salida del lecho. El lecho de tamiz molecular de carga de equilibrio se desorbe en condiciones de vacío para producir oxígeno al 90-95% en circulación.
I. El equipo de oxígeno VPSA se compone principalmente del soplador, la bomba de vacío, el enfriador, el sistema de adsorción, el tanque de almacenamiento de oxígeno y el sistema de control.
1. Soplador y bomba de vacío
El soplador proporciona aire para todo el sistema de oxígeno. El soplador, cuya presión de escape cumple con las condiciones de diseño, se selecciona según las condiciones de diseño de la unidad de oxígeno VPSA, combinadas con las condiciones operativas del usuario. La bomba de vacío asegura la desorción normal de todo el sistema generador de oxígeno en el estado de vacío ideal, de modo que la planta de oxígeno pueda absorber nitrógeno continuamente mientras genera oxígeno.
2. Enfriador
El aire comprimido a alta temperatura y alta presión después de la presurización en el soplador pasa a través del enfriador de agua para reducir la temperatura al nivel operativo requerido, y luego se envía a la torre de adsorción para su adsorción.
3. Sistema de adsorción
El sistema de adsorción consta de 2 recipientes de adsorción equipados con el tamiz molecular de zeolita, tuberías y válvulas, etc. El aire comprimido a baja temperatura y alta presión entra desde la parte inferior de la torre A. Al fluir a través del lecho adsorbente, impurezas como CO, vapor de agua y N2 en el aire son adsorbidas, mientras que el oxígeno se recoge a través del lecho de adsorción en la parte superior del adsorbedor como gas producto. Al mismo tiempo, la torre B está en regeneración. Cuando la adsorción de la torre A casi alcanza el equilibrio, el aire a baja temperatura y alta presión ingresa a la torre B para su adsorción mediante el sistema de control. Las torres A y B así operan alternativamente para lograr una producción continua de oxígeno.
4. Tanque de almacenamiento de oxígeno
Para almacenar el gas producto (oxígeno) y estabilizar la presión de todo el conjunto de equipos.
5. Sistema de control
El ingeniero ingresa el programa de control de válvulas preescrito en el controlador PLC, que regula la apertura y cierre de cada válvula neumática a través de la válvula solenoide para permitir que el sistema de adsorción adsorba y regenere dentro del tiempo designado.
II. El generador de oxígeno PSA se compone principalmente del compresor, el secador de aire refrigerado, el desengrasador, el sistema de adsorción, el tanque de almacenamiento de oxígeno y el sistema de control.
1. Compresor
El compresor suministra el aire bruto para todo el sistema. Se selecciona el compresor que cumple con las condiciones de diseño para suministrar aire según la capacidad de gas oxígeno del generador de oxígeno PSA.
2. Secador de aire refrigerado
Después de que el compresor presuriza el aire, el aire comprimido a alta temperatura y alta presión ingresa al secador refrigerado para enfriamiento, secado y eliminación de impurezas, obteniendo aire comprimido a baja temperatura y alta presión.
3. Desengrasador
El desengrasador elimina la niebla de grasa del aire comprimido a baja temperatura y alta presión para evitar que afecte la vida útil del tamiz molecular de zeolita.
4. Sistema de adsorción
El sistema de adsorción consta de 2 recipientes de adsorción equipados con el tamiz molecular de zeolita, tuberías y válvulas, etc. El aire comprimido a baja temperatura y alta presión entra desde la parte inferior de la torre A. Al fluir a través del lecho adsorbente, impurezas como CO, vapor de agua y N2 en el aire son adsorbidas, mientras que el oxígeno se recoge a través del lecho de adsorción en la parte superior del adsorbedor como gas producto. Al mismo tiempo, la torre B está en regeneración. Cuando la adsorción de la torre A casi alcanza el equilibrio, el aire a baja temperatura y alta presión ingresa a la torre B para su adsorción mediante el sistema de control. Las torres A y B así operan alternativamente para lograr una producción continua de oxígeno.
5. Tanque de almacenamiento de oxígeno
Para almacenar el gas producto (oxígeno) y estabilizar la presión de todo el conjunto de equipos.
6. Sistema de control
El ingeniero ingresa el programa de control de válvulas preescrito en el controlador PLC, que regula la apertura y cierre de cada válvula neumática a través de la válvula solenoide para permitir que el sistema de adsorción adsorba y regenere dentro del tiempo designado.
III. Diferencia entre la unidad de oxígeno VPSA y el generador de oxígeno PSA
1. Las plantas de oxígeno VPSA utilizan sopladores para recibir y presurizar el aire, mientras que los sistemas de oxígeno PSA adoptan compresores para el suministro de aire.
2. Los generadores de O2 PSA utilizan zeolita sódica cuyo componente central es el tamiz molecular de sodio, y las plantas de O2 VPSA están llenas de tamiz molecular de litio.
3. La presión de adsorción del generador de O2 PSA es generalmente de 0.6~0.8 Mpa, mientras que la de la unidad de O2 VPSA es de 0.05 Mpa.
4. El flujo de oxígeno de un solo generador PSA alcanza 200~300 Nm3/h, pero un conjunto de equipo VPSA puede lograr 7,500~10,000 Nm3/h.
5. En comparación con el proceso PSA, la planta de oxígeno VPSA tiene un menor consumo de energía (0.29～0.32 kWh/m3), lo que la hace más eficiente energéticamente y respetuosa con el medio ambiente.
Acerca del autor
Fundada en 1999, PKU Pioneer se especializa en tecnologías de separación de gases VPSA y PSA, adsorbentes, catalizadores y soluciones de ingeniería integradas. Respaldada por una sólida capacidad de I+D y una amplia experiencia en proyectos industriales, la empresa sirve a clientes globales en las industrias del acero, química, energía, protección ambiental y relacionadas.
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