Comparaison de l'installation VPSA d'oxygène et du générateur PSA d'oxygène

Les équipements de production d'oxygène VPSA et PSA sont principalement utilisés pour la production industrielle d'oxygène.

La technologie de production d'oxygène par adsorption modulée en pression (PSA) est un nouveau procédé de séparation des gaz qui utilise des tamis moléculaires comme adsorbant pour séparer les mélanges gazeux en fonction de la différence de propriétés d'adsorption des tamis moléculaires pour diverses molécules de gaz. Avec l'air comme matière première, elle utilise un adsorbant solide très performant et très sélectif pour séparer le N2 et l'O2 dans l'air. Les tamis moléculaires de zéolithe adsorbent préférentiellement le N2, de sorte que l'oxygène peut être enrichi dans la phase gazeuse. Après un temps défini, l'adsorption de N2 par le tamis moléculaire atteint une charge d'équilibre. En raison du fait que la quantité de gaz adsorbé varie à différentes pressions, une dépressurisation est effectuée pour que le N2 adsorbé quitte le tamis moléculaire de zéolithe, un processus appelé régénération. La méthode PSA utilise généralement 2 tours en parallèle, qui effectuent alternativement l'adsorption sous pression et la régénération sous dépressurisation pour produire en continu de l'oxygène.

(Adsorption modulée en pression sous vide) L'équipement de génération d'oxygène VPSA utilise le lit mélangé formé par un tamis moléculaire spécial VPSA et un dessiccant pour adsorber sélectivement les impuretés telles que le N2, le CO2 ou la vapeur d'eau dans l'air, de sorte que l'oxygène est enrichi à la sortie du lit. Le lit de tamis moléculaire à charge d'équilibre est désorbé sous vide afin de produire 90 à 95 % d'oxygène en circulation.

I. L'équipement VPSA d'oxygène se compose principalement du ventilateur, de la pompe à vide, du refroidisseur, du système d'adsorption, du réservoir tampon d'oxygène et du système de contrôle.

1. Ventilateur et pompe à vide

Le ventilateur fournit l'air pour l'ensemble du système d'oxygène. Le ventilateur dont la pression d'échappement répond aux conditions de conception est sélectionné en fonction des conditions de conception de l'unité VPSA d'oxygène, combinées aux conditions d'exploitation de l'utilisateur. La pompe à vide assure la désorption normale de l'ensemble du système de production d'oxygène dans un état de vide idéal de sorte que l'installation d'oxygène puisse absorber en continu de l'azote tout en produisant de l'oxygène.

2. Refroidisseur

L'air comprimé à haute température et haute pression après pressurisation dans le ventilateur passe par le refroidisseur à eau pour abaisser la température au niveau de fonctionnement requis, puis est envoyé à la tour d'adsorption pour adsorption.

3. Système d'adsorption

Le système d'adsorption se compose de 2 récipients d'adsorption équipés du tamis moléculaire de zéolithe, de tuyauterie et de vannes, etc. L'air comprimé à basse température et haute pression entre par le bas de la tour A. En traversant le lit d'adsorbant, les impuretés telles que le CO, la vapeur d'eau et le N2 dans l'air sont adsorbées, tandis que l'oxygène est collecté à travers le lit d'adsorption au sommet de l'adsorbeur comme gaz produit. En même temps, la tour B est en régénération. Lorsque l'adsorption de la tour A atteint presque l'équilibre, l'air à basse température et haute pression entre dans la tour B pour adsorption via le système de contrôle. Les tours A et B fonctionnent ainsi en alternance pour réaliser une production continue d'oxygène.

4. Réservoir tampon d'oxygène

Pour stocker le gaz produit (oxygène) et stabiliser la pression de l'ensemble de l'équipement.

5. Système de contrôle

L'ingénieur entre le programme de commande de vannes pré-écrit dans le contrôleur PLC, qui régule l'ouverture et la fermeture de chaque vanne pneumatique via l'électrovanne pour permettre au système d'adsorption d'adsorber et de régénérer dans le temps imparti.

II. Le générateur PSA d'oxygène se compose principalement du compresseur, du sécheur d'air frigorifique, du dégraisseur, du système d'adsorption, du réservoir tampon d'oxygène et du système de contrôle.

1. Compresseur

Le compresseur fournit l'air brut pour l'ensemble du système. Le compresseur répondant aux conditions de conception est sélectionné pour fournir de l'air en fonction de la capacité en oxygène du générateur PSA d'oxygène.

2. Sécheur d'air frigorifique

Après que le compresseur a pressurisé l'air, l'air comprimé à haute température et haute pression entre dans le sécheur frigorifique pour refroidissement, séchage et élimination des impuretés afin d'obtenir de l'air comprimé à basse température et haute pression.

3. Dégraisseur

Le dégraisseur élimine le brouillard de graisse de l'air comprimé à basse température et haute pression pour éviter qu'il n'affecte la durée de vie du tamis moléculaire de zéolithe.

4. Système d'adsorption

Le système d'adsorption se compose de 2 récipients d'adsorption équipés du tamis moléculaire de zéolithe, de tuyauterie et de vannes, etc. L'air comprimé à basse température et haute pression entre par le bas de la tour A. En traversant le lit d'adsorbant, les impuretés telles que le CO, la vapeur d'eau et le N2 dans l'air sont adsorbées, tandis que l'oxygène est collecté à travers le lit d'adsorption au sommet de l'adsorbeur comme gaz produit. En même temps, la tour B est en régénération. Lorsque l'adsorption de la tour A atteint presque l'équilibre, l'air à basse température et haute pression entre dans la tour B pour adsorption via le système de contrôle. Les tours A et B fonctionnent ainsi en alternance pour réaliser une production continue d'oxygène.

5. Réservoir tampon d'oxygène

Pour stocker le gaz produit (oxygène) et stabiliser la pression de l'ensemble de l'équipement.

6. Système de contrôle

L'ingénieur entre le programme de commande de vannes pré-écrit dans le contrôleur PLC, qui régule l'ouverture et la fermeture de chaque vanne pneumatique via l'électrovanne pour permettre au système d'adsorption d'adsorber et de régénérer dans le temps imparti.

III. Différence entre l'unité VPSA d'oxygène et le générateur PSA d'oxygène

1. Les installations VPSA d'oxygène utilisent des ventilateurs pour recevoir et pressuriser l'air, tandis que les systèmes PSA d'oxygène adoptent des compresseurs pour l'alimentation en air.

2. Les générateurs PSA-O2 utilisent de la zéolithe sodique dont le composant central est le tamis moléculaire de sodium, et les installations VPSA-O2 sont remplies de tamis moléculaire de lithium.

3. La pression d'adsorption du générateur PSA-O2 est généralement de 0,6 à 0,8 MPa, tandis que celle de l'unité VPSA-O2 est de 0,05 MPa.

4. Le débit d'oxygène d'un seul générateur PSA atteint 200 à 300 Nm³/h, mais un ensemble d'équipement VPSA peut atteindre 7 500 à 10 000 Nm³/h.

5. Par rapport au procédé PSA, l'installation VPSA d'oxygène a une consommation d'énergie plus faible (0,29 à 0,32 kWh/m³), ce qui la rend plus économe en énergie et respectueuse de l'environnement.