El proceso de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA es un proceso de adsorci\u00f3n f\u00edsica, sin reacciones qu\u00edmicas ni contaminaci\u00f3n ambiental, lo que lo convierte en un m\u00e9todo ideal de suministro de ox\u00edgeno. En comparaci\u00f3n con la producci\u00f3n criog\u00e9nica tradicional de ox\u00edgeno, el proceso VPSA ofrece ventajas significativas, incluyendo una composici\u00f3n y un proceso m\u00e1s simples, una operaci\u00f3n m\u00e1s f\u00e1cil, un arranque m\u00e1s r\u00e1pido, un funcionamiento seguro y fiable a temperatura normal y baja presi\u00f3n, un menor consumo de energ\u00eda y costos de producci\u00f3n de ox\u00edgeno significativamente m\u00e1s bajos.<\/p>\n
1.1 Proceso del equipo de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA de dos recipientes<\/p>\n
El equipo de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA utiliza aire como materia prima. El aire primero pasa a trav\u00e9s de un filtro de aire y entra en un soplador Roots, donde se comprime antes de entrar en un adsorbedor que ha completado la regeneraci\u00f3n y est\u00e1 en funcionamiento.<\/p>\n
Dentro del adsorbedor, la humedad, el di\u00f3xido de carbono y otros gases moleculares del aire se adsorben preferentemente. El aire seco luego pasa a trav\u00e9s de un tamiz molecular especializado para la producci\u00f3n de ox\u00edgeno, donde se adsorbe el nitr\u00f3geno, permitiendo que el ox\u00edgeno se enriquezca en la salida. El gas enriquecido en ox\u00edgeno luego se regula en presi\u00f3n a trav\u00e9s de una v\u00e1lvula de control y entra en un tanque de amortiguaci\u00f3n. En la salida del tanque de amortiguaci\u00f3n, el ox\u00edgeno se comprime adicionalmente mediante un compresor de ox\u00edgeno para alcanzar la presi\u00f3n requerida. El ox\u00edgeno de alta presi\u00f3n luego se enfr\u00eda y se almacena en un tanque de almacenamiento de ox\u00edgeno, desde donde se suministra a los usuarios finales.<\/p>\n
Para garantizar un suministro de ox\u00edgeno continuo y estable, la planta de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA est\u00e1 dise\u00f1ada con dos torres de adsorci\u00f3n que operan de forma alterna. Mientras una torre produce ox\u00edgeno, la otra est\u00e1 realizando una regeneraci\u00f3n al vac\u00edo. Durante la regeneraci\u00f3n, el nitr\u00f3geno rico adsorbido se desorbe y se descarga al exterior despu\u00e9s de un tratamiento de reducci\u00f3n de ruido.<\/p>\n
1.2 Escenario de aplicaci\u00f3n<\/p>\n
El equipo de ox\u00edgeno VPSA es adecuado para la producci\u00f3n de ox\u00edgeno industrial de diversas escalas, proporcionando ox\u00edgeno con una pureza de aproximadamente 80%\u201393%.<\/p>\n
2. Componentes b\u00e1sicos de la planta de ox\u00edgeno VPSA<\/p>\n
La unidad de ox\u00edgeno VPSA consta de 7 componentes principales, incluyendo el sistema<\/p>\n
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El diagrama de flujo del proceso de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno VPSA<\/p>\n
2.1 Sistema de Adsorbedor Radial<\/p>\n
La unidad de separaci\u00f3n ox\u00edgeno-nitr\u00f3geno es el componente central del equipo de generaci\u00f3n de ox\u00edgeno. Consiste principalmente en 2 torres de adsorci\u00f3n alternantes, junto con v\u00e1lvulas de mariposa de conmutaci\u00f3n neum\u00e1ticas, v\u00e1lvulas de mariposa de regulaci\u00f3n neum\u00e1ticas y v\u00e1lvulas de mariposa manuales. La separaci\u00f3n de ox\u00edgeno y nitr\u00f3geno se logra bas\u00e1ndose en la diferencia en la capacidad de adsorci\u00f3n de las mol\u00e9culas de nitr\u00f3geno y ox\u00edgeno en tamices moleculares de ox\u00edgeno especializados y de alta eficiencia durante los procesos de adsorci\u00f3n a presi\u00f3n positiva y desorci\u00f3n a presi\u00f3n negativa.<\/p>\n
Un controlador l\u00f3gico programable (PLC) controla las v\u00e1lvulas solenoides, que a su vez regulan las v\u00e1lvulas neum\u00e1ticas seg\u00fan una secuencia establecida. Esto permite el funcionamiento autom\u00e1tico del sistema de ox\u00edgeno, asegurando as\u00ed una producci\u00f3n continua de ox\u00edgeno. Mientras tanto, la bomba de vac\u00edo evacua y descarga nitr\u00f3geno y otros componentes gaseosos.<\/p>\n
2.1.1 Recipiente de Adsorci\u00f3n<\/p>\n
La estructura de doble adsorbedor asegura un suministro continuo de gas para satisfacer las demandas del cliente. En el interior del adsorbedor se llenan tamices moleculares deshidratantes y tamices moleculares LiX para separar eficazmente los componentes del aire y cumplir con los requisitos de producci\u00f3n de ox\u00edgeno.<\/p>\n
2.1.2 V\u00e1lvula de Mariposa Neum\u00e1tica de Conmutaci\u00f3n<\/p>\n
Las v\u00e1lvulas solenoides son controladas por el sistema de control para conmutar peri\u00f3dicamente el flujo de gas entre los dos adsorbedores, asegurando un funcionamiento estable del equipo de ox\u00edgeno.<\/p>\n
2.1.3 V\u00e1lvula de Mariposa Neum\u00e1tica Reguladora<\/p>\n
Durante el proceso de ecualizaci\u00f3n de presi\u00f3n y purga, se instala una v\u00e1lvula de mariposa de control neum\u00e1tico para optimizar los efectos de ecualizaci\u00f3n y purga. La v\u00e1lvula cuenta con ajuste de porcentaje igual, fuga cero y larga vida \u00fatil, etc.<\/p>\n
2.2 Sistema de Potencia \u2013 Soplador<\/p>\n
Como componente de potencia de admisi\u00f3n de aire de todo el sistema, el soplador proporciona una fuente de gas a presi\u00f3n positiva adecuada para el sistema de separaci\u00f3n de ox\u00edgeno-nitr\u00f3geno, desempe\u00f1ando un papel cr\u00edtico en garantizar el funcionamiento estable y eficiente del sistema. El sistema del soplador incluye un filtro de aire de entrada, el soplador y su motor correspondiente, una v\u00e1lvula de mariposa neum\u00e1tica de conmutaci\u00f3n de derivaci\u00f3n, una v\u00e1lvula de mariposa manual, un intercambiador de calor, conectores de fuelle (o juntas flexibles) y otros equipos completos de soporte.<\/p>\n
2.2.1 Unidad de Soplador y Motor Correspondiente<\/p>\n
El soplador Roots es un soplador de gas de desplazamiento positivo. En el interior de su carcasa, dos impulsores mantienen un espacio de engrane espec\u00edfico y son impulsados por engranajes sincr\u00f3nicos para girar a velocidades iguales en direcciones opuestas. Este mecanismo empuja el gas inhalado desde la entrada hasta la salida, superando la resistencia del gas de alta presi\u00f3n en el lado de salida para lograr una extracci\u00f3n forzada.<\/p>\n
Dentro de la carcasa, dos rotores en forma de ocho se instalan perpendicularmente sobre un par de ejes paralelos. Los rotores son impulsados por un par de engranajes con una relaci\u00f3n de transmisi\u00f3n 1:1 para girar sincr\u00f3nicamente en direcciones opuestas. Se mantiene un cierto espacio entre los rotores y entre los rotores y la pared interna de la carcasa de la bomba.<\/p>\n
El componente clave de un soplador Roots es el rotor, y el n\u00facleo del rotor radica en su per<\/p>\n
El motor emparejado es un motor as\u00edncrono trif\u00e1sico con un grado de protecci\u00f3n IP23\u2013IP54 y una clase de aislamiento F. Presenta alta eficiencia, ahorro energ\u00e9tico, bajo nivel de ruido, vibraciones m\u00ednimas, dise\u00f1o ligero, rendimiento fiable y f\u00e1cil instalaci\u00f3n y mantenimiento.<\/p>\n
2.2.2 V\u00e1lvula de mariposa neum\u00e1tica de conmutaci\u00f3n de derivaci\u00f3n y v\u00e1lvula de mariposa manual<\/p>\n
Para mejorar la tasa de recuperaci\u00f3n del gas producto durante el proceso VPSA y PSA, los 2 adsorbentes experimentan un proceso de ecualizaci\u00f3n durante un per\u00edodo determinado. Durante esta fase de ecualizaci\u00f3n, el soplador desv\u00eda y ventila el exceso de gas. Adem\u00e1s, para evitar el reflujo cuando el soplador se detiene, se requiere un mecanismo de protecci\u00f3n por despresurizaci\u00f3n de derivaci\u00f3n. Por lo tanto, se instala un sistema de derivaci\u00f3n, donde la v\u00e1lvula de mariposa neum\u00e1tica de conmutaci\u00f3n se controla mediante programa para descargar al exterior. Asimismo, se dispone de una v\u00e1lvula de mariposa manual para regular eficazmente la presi\u00f3n de salida del soplador.<\/p>\n
La v\u00e1lvula es una v\u00e1lvula de mariposa neum\u00e1tica de doble exc\u00e9ntrica con sello duro, dise\u00f1ada para conmutaciones frecuentes de ciclo corto. Presenta cero fugas, larga vida \u00fatil y tiempo de conmutaci\u00f3n breve.<\/p>\n
2.2.3 Intercambiador de calor<\/p>\n
Tras la presurizaci\u00f3n por el soplador, la temperatura del aire de salida alcanza aproximadamente 65 \u00b0C, mientras que la condici\u00f3n de trabajo \u00f3ptima para el tamiz molecular est\u00e1 entre 30 y 40 \u00b0C. Para garantizar el uso eficiente del tamiz molecular, se requiere un intercambiador de calor para enfriar el aire calentado.<\/p>\n
2.2.4 Conector de fuelle<\/p>\n
Durante el funcionamiento del soplador Roots, las vibraciones significativas son inevitables. Para minimizar el impacto de las vibraciones en los equipos posteriores y reducir el ruido causado por ellas, se instalan conectores flexibles emparejados y conectores de fuelle en la entrada y salida del soplador.<\/p>\n
2.3 Sistema de potencia \u2013 Bomba de vac\u00edo<\/p>\n
Una vez que el tamiz molecular alcanza la saturaci\u00f3n din\u00e1mica durante la adsorci\u00f3n, es necesaria la desorci\u00f3n y regeneraci\u00f3n. Los estudios muestran que la regeneraci\u00f3n del tamiz molecular es m\u00e1s efectiva en condiciones de presi\u00f3n negativa (vac\u00edo). El sistema de bomba de vac\u00edo es un componente indispensable de todo el sistema. Consiste en la unidad de bomba de vac\u00edo y su motor emparejado, una v\u00e1lvula de mariposa neum\u00e1tica de conmutaci\u00f3n de derivaci\u00f3n, una v\u00e1lvula de mariposa manual, conectores de fuelle (o conectores flexibles) y otros equipos auxiliares.<\/p>\n
2.3.1 Unidad de bomba de vac\u00edo y motor<\/p>\n
La bomba de vac\u00edo Roots es una bomba de vac\u00edo volum\u00e9trica rotativa, derivada estructuralmente del soplador Roots. Su principio de funcionamiento es id\u00e9ntico al del soplador Roots.<\/p>\n
2.3.2 V\u00e1lvula de mariposa neum\u00e1tica de conmutaci\u00f3n de derivaci\u00f3n y v\u00e1lvula de mariposa manual<\/p>\n
Para evitar el reflujo cuando la bomba de vac\u00edo se detiene, se instala una derivaci\u00f3n para liberar presi\u00f3n anticipadamente, garantizando un arranque y parada a presi\u00f3n cero. Se instala una v\u00e1lvula de derivaci\u00f3n para este prop\u00f3sito. Adem\u00e1s, se utiliza una v\u00e1lvula de mariposa manual para ajustes finos de la presi\u00f3n de succi\u00f3n de la bomba de vac\u00edo.<\/p>\n
La v\u00e1lvula es una v\u00e1lvula de mariposa de conmutaci\u00f3n con sello blando, dise\u00f1ada para cumplir con los requisitos de cero fugas en condiciones de conmutaci\u00f3n prolongadas.<\/p>\n
2.3.3 Conector de fuelle<\/p>\n
Durante el funcionamiento de la bomba de vac\u00edo Roots, las vibraciones significativas son inevitables. Para minimizar el impacto de las vibraciones en los equipos posteriores y reducir el ruido causado por ellas, se instalan conectores flexibles o conectores de fuelle en la entrada y salida de la bomba de vac\u00edo.<\/p>\n
2.4 Sistema de aire de instrumentos<\/p>\n
Tanto las v\u00e1lvulas de mariposa neum\u00e1ticas como las v\u00e1lvulas de mariposa neum\u00e1ticas reguladoras requieren una fuente de aire de instrumentos de aproximadamente 0.5-0.7 MPa como fuerza motriz del actuador durante la conmutaci\u00f3n del control autom\u00e1tico. El sistema consta de componentes como un filtro de tratamiento de fuente de aire y un tanque de almacenamiento de aire. Para garantizar la tasa de operaci\u00f3n, se a\u00f1ade una v\u00e1lvula de derivaci\u00f3n a la unidad de filtraci\u00f3n que requiere mantenimiento y servicio frecuentes.<\/p>\n
2.5 Tanque de amortiguaci\u00f3n de ox\u00edgeno<\/p>\n
El sistema del tanque de amortiguaci\u00f3n de ox\u00edgeno consta principalmente de un tanque de amortiguaci\u00f3n de ox\u00edgeno, medidor de flujo de orificio, analizador de pureza de ox\u00edgeno, v\u00e1lvula de control y sensor de presi\u00f3n.<\/p>\n
El tanque de amortiguaci\u00f3n de ox\u00edgeno sirve como medida clave para mitigar las fluctuaciones excesivas de presi\u00f3n en los adsorbentes y para estabilizar la presi\u00f3n y pureza del ox\u00edgeno producto.<\/p>\n
2.6 Sistema de compresi\u00f3n de ox\u00edgeno (Opcional)<\/p>\n
El sistema de compresi\u00f3n de ox\u00edgeno consta de una v\u00e1lvula de mariposa espec\u00edfica para ox\u00edgeno, un compresor de ox\u00edgeno y otros componentes. Su funci\u00f3n principal es aumentar la presi\u00f3n del ox\u00edgeno producto para cumplir con la presi\u00f3n requerida por el usuario y entregarlo al tanque de almacenamiento de ox\u00edgeno.<\/p>\n
El sistema de tanques de almacenamiento de ox\u00edgeno incluye tanques de almacenamiento de ox\u00edgeno, v\u00e1lvulas, man\u00f3metros, v\u00e1lvulas de seguridad y otros componentes. Su funci\u00f3n principal es almacenar una parte del ox\u00edgeno producto, asegurando una salida de ox\u00edgeno estable. Adem\u00e1s, proporciona un suministro temporal de ox\u00edgeno en caso de una parada inesperada, evitando que el sistema de suministro de ox\u00edgeno falle.<\/p>\n
2.7 Sistema de control el\u00e9ctrico e instrumentaci\u00f3n<\/p>\n
El sistema de control el\u00e9ctrico e instrumentaci\u00f3n incluye un ordenador industrial, armario de control el\u00e9ctrico, armario de instrumentaci\u00f3n, controlador l\u00f3gico programable (PLC), electrov\u00e1lvulas, luces indicadoras, botones de control y otros componentes.<\/p>\n
El sistema funciona autom\u00e1ticamente seg\u00fan el programa editado en el PLC, controlando la energizaci\u00f3n y desenergizaci\u00f3n de las electrov\u00e1lvulas, que a su vez abren y cierran v\u00e1lvulas neum\u00e1ticas mediante el sistema de control neum\u00e1tico. Recoge y procesa diversas se\u00f1ales, mostrando el estado operativo del equipo de ox\u00edgeno. Los usuarios pueden establecer o modificar los par\u00e1metros de control en el ordenador industrial para configurar o verificar el estado operativo del equipo.<\/p>\n
2.8 Sistema de agua<\/p>\n
El sistema de agua generalmente consta de dos partes: el sistema de agua circulante y el sistema de agua de sellado. El sistema de agua circulante incluye principalmente una torre de enfriamiento, bombas de agua, filtros, tuber\u00edas de ida y retorno de agua, y v\u00e1lvulas asociadas. Proporciona agua circulante de enfriamiento para todo el sistema de ox\u00edgeno. El sistema de agua de sellado se utiliza principalmente para suministrar agua al impulsor de la bomba de vac\u00edo para mejorar el sellado, logrando as\u00ed un mayor nivel de vac\u00edo durante el proceso de desorci\u00f3n. Para este prop\u00f3sito se utiliza t\u00edpicamente agua blanda o agua desmineralizada, cuyo sistema de producci\u00f3n es proporcionado por fabricantes especializados.<\/p>\n