Analyse de la technologie de production d'oxygène VPSA : Comparaison des procédés des réacteurs d'adsorption axiaux et radiaux

Les réacteurs d'adsorption sont des composants critiques dans les systèmes de génération d'oxygène par adsorption par variation de pression, dans la conception structurelle des réacteurs d'adsorption, garantir à la fois une haute efficacité et une longue durée de vie sont les deux objectifs principaux.

Actuellement, les réacteurs d'adsorption conventionnels adoptent principalement une structure de lit d'adsorption à garnissage à écoulement axial (également appelé écoulement axial). Les avantages de cette conception résident dans sa construction simple et ses faibles coûts de fabrication. Cependant, elle présente des inconvénients importants, notamment un fort impact du flux de gaz lors de l'admission et de l'échappement, un grand espace mort du réacteur, une taille d'équipement volumineuse et des exigences strictes pour les calculs de distribution du gaz. En raison du diamètre excessivement grand de ces réacteurs d'adsorption, le calcul de la plaque à orifices du distributeur est difficile : si la plaque est trop fine, la rigidité est compromise ; si trop épaisse, elle devient économiquement inefficace. Les cycles fréquents d'admission sous pression et d'échappement sous vide induisent des vibrations dans les plaques à orifices de grand diamètre, entraînant un desserrage et une rupture du treillis métallique, puis une pulvérisation et une fluidisation du tamis moléculaire. Par conséquent, cette conception à écoulement axial augmente considérablement le risque de dégradation prématurée du tamis moléculaire. Ce problème est courant dans les systèmes de génération d'oxygène par adsorption par variation de pression (PSA) utilisant des réacteurs d'adsorption axiaux, contribuant à leur durée de vie opérationnelle limitée.

Pionnier de la PCU Les systèmes de génération d'oxygène par adsorption par variation de pression sous vide de ’adoptent principalement une structure de réacteur d'adsorption radial pour les installations de taille moyenne et grande, où l'air s'écoule du côté extérieur au côté intérieur de la tour le long de la direction radiale. Cette configuration minimise l'impact sur le tamis moléculaire, assurant une distribution du gaz plus uniforme et stable. Les réacteurs d'adsorption radiaux offrent plusieurs avantages, notamment une taille compacte, un espace mort réduit du réacteur, une perte de charge plus faible et une excellente distribution du gaz pendant les phases d'adsorption et de désorption. Même avec des cycles fréquents d'admission et d'échappement de gaz, le lit reste très stable, réduisant considérablement la probabilité de desserrage ou rupture du treillis métallique, ou de pulvérisation et fluidisation du tamis moléculaire. De plus, la conception structurelle des réacteurs d'adsorption radiaux assure un contact complet entre le tamis moléculaire et l'air entrant. Avec une couche de lit d'adsorption plus mince, le système à écoulement radial nécessite moins de tamis moléculaire pour la même capacité de production d'oxygène tout en atteignant une efficacité d'adsorption plus élevée, un débit stable et une pureté constante.

L'image montre les réacteurs d'adsorption axiaux et radiaux.

En 2013, Pionnier de la PCU a développé son premier dispositif de génération d'oxygène par adsorption par variation de pression (PSA) à réacteur d'adsorption radial, qui a été mis en service avec succès du premier coup, fournissant de l'oxygène à 93 % de pureté à une entreprise chinoise leader dans la fibre de verre. Le projet fonctionne de manière stable depuis plus de 12 ans, démontrant que la stabilité et la durée de vie de la technologie de génération d'oxygène PSA à réacteur d'adsorption radial de PKU Pioneer ont atteint des normes de premier plan mondial.

Depuis l'industrialisation réussie du réacteur d'adsorption radial, Pionnier de la PCU a exclusivement utilisé cette conception dans tous ses systèmes de génération d'oxygène PSA. L'entreprise a réalisé plus de 400 projets PSA à grande échelle, avec des capacités unitaires allant jusqu'à 100 000 Nm³/h, servant des industries telles que l'enrichissement en oxygène des hauts fourneaux, le support de combustion pour la fabrication d'acier au four à arc électrique, la combustion des fours à verre tout oxygène, la délignification par oxygène de la pâte à papier et l'enrichissement en oxygène des fours à ciment. Les systèmes de PKU Pioneer ont été exportés dans plus de 20 pays, dont l'Inde, la Russie, le Brésil, l'Italie et l'Allemagne, établissant l'entreprise comme le fournisseur le plus expérimenté et le plus accompli de Chine en solutions de génération d'oxygène PSA industrielles à grande échelle.