Le processus de g\u00e9n\u00e9ration d'oxyg\u00e8ne VPSA est un processus d'adsorption physique, sans r\u00e9actions chimiques ni pollution environnementale, ce qui en fait une m\u00e9thode d'alimentation en oxyg\u00e8ne id\u00e9ale. Compar\u00e9 \u00e0 la production d'oxyg\u00e8ne cryog\u00e9nique traditionnelle, le proc\u00e9d\u00e9 VPSA offre des avantages significatifs, notamment une composition et un processus plus simples, une op\u00e9ration plus facile, un d\u00e9marrage plus rapide, un fonctionnement s\u00fbr et fiable \u00e0 temp\u00e9rature normale et basse pression, une consommation d'\u00e9nergie plus faible et des co\u00fbts de production d'oxyg\u00e8ne nettement inf\u00e9rieurs.<\/p>\n
1.1 Processus de l'\u00e9quipement de g\u00e9n\u00e9ration d'oxyg\u00e8ne VPSA \u00e0 deux cuves<\/p>\n
L'\u00e9quipement de g\u00e9n\u00e9ration d'oxyg\u00e8ne VPSA utilise l'air comme mati\u00e8re premi\u00e8re. L'air passe d'abord \u00e0 travers un filtre \u00e0 air et entre dans un compresseur Roots, o\u00f9 il est comprim\u00e9 avant d'entrer dans un adsorbeur qui a termin\u00e9 la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration et qui est en fonctionnement.<\/p>\n
\u00c0 l'int\u00e9rieur de l'adsorbeur, l'humidit\u00e9, le dioxyde de carbone et autres gaz mol\u00e9culaires pr\u00e9sents dans l'air sont adsorb\u00e9s de mani\u00e8re pr\u00e9f\u00e9rentielle. L'air s\u00e9ch\u00e9 traverse ensuite un tamis mol\u00e9culaire sp\u00e9cialis\u00e9 pour la production d'oxyg\u00e8ne, o\u00f9 l'azote est adsorb\u00e9, permettant \u00e0 l'oxyg\u00e8ne de s'enrichir \u00e0 la sortie. Le gaz riche en oxyg\u00e8ne est ensuite r\u00e9gul\u00e9 en pression via une vanne de contr\u00f4le et entre dans un r\u00e9servoir tampon. \u00c0 la sortie du r\u00e9servoir tampon, l'oxyg\u00e8ne est comprim\u00e9 davantage par un compresseur d'oxyg\u00e8ne pour atteindre la pression requise. L'oxyg\u00e8ne haute pression est ensuite refroidi et stock\u00e9 dans un r\u00e9servoir de stockage d'oxyg\u00e8ne, d'o\u00f9 il est fourni aux utilisateurs finaux.<\/p>\n
Pour garantir une alimentation en oxyg\u00e8ne continue et stable, l'installation de g\u00e9n\u00e9ration d'oxyg\u00e8ne V<\/p>\n
1.2 Sc\u00e9nario d'application<\/p>\n
L'\u00e9quipement d'oxyg\u00e8ne VPSA convient \u00e0 la production d'oxyg\u00e8ne industriel de diff\u00e9rentes \u00e9chelles, fournissant de l'oxyg\u00e8ne avec une puret\u00e9 d'environ 80 % \u00e0 93 %.<\/p>\n
2. Composants de base de l'unit\u00e9 d'oxyg\u00e8ne VPSA<\/p>\n
L'unit\u00e9 d'oxyg\u00e8ne VPSA se compose de 7 composants principaux, notamment le syst\u00e8me d'adsorbeur radial, le syst\u00e8me de puissance (soufflantes et pompes \u00e0 vide), le syst\u00e8me d'instrumentation et \u00e9lectrique, les r\u00e9servoirs tampons d'oxyg\u00e8ne, le syst\u00e8me de compression d'oxyg\u00e8ne (en option), le syst\u00e8me de contr\u00f4le \u00e9lectrique et le syst\u00e8me d'eau.<\/p>\n
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Le sch\u00e9ma de flux du processus de g\u00e9n\u00e9ration d'oxyg\u00e8ne VPSA<\/p>\n
2.1 Syst\u00e8me d'adsorbeur radial<\/p>\n
L'unit\u00e9 de s\u00e9paration oxyg\u00e8ne-azote est le composant central de l'\u00e9quipement de g\u00e9n\u00e9ration d'oxyg\u00e8ne. Elle se compose principalement de 2 tours d'adsorption en alternance, ainsi que de vannes papillon pneumatiques de commutation, de vannes papillon pneumatiques de r\u00e9gulation et de vannes papillon manuelles. La s\u00e9paration de l'oxyg\u00e8ne et de l'azote est r\u00e9alis\u00e9e en fonction de la diff\u00e9rence de capacit\u00e9 d'adsorption des mol\u00e9cules d'azote et d'oxyg\u00e8ne sur des tamis mol\u00e9culaires d'oxyg\u00e8ne sp\u00e9cialis\u00e9s et tr\u00e8s efficaces, lors des processus d'adsorption sous pression positive et de d\u00e9sorption sous pression n\u00e9gative.<\/p>\n
Un automate programmable (PLC) contr\u00f4le les \u00e9lectrovannes, qui \u00e0 leur tour r\u00e9gulent les vannes pneumatiques selon une s\u00e9quence d\u00e9finie. Cela permet le fonctionnement automatique du syst\u00e8me d'oxyg\u00e8ne, assurant ainsi une production continue d'oxyg\u00e8ne. Pendant ce temps, la pompe \u00e0 vide \u00e9vacue et rejette l'azote et les autres composants gazeux.<\/p>\n
2.1.1 R\u00e9servoir d'adsorption<\/p>\n
La structure \u00e0 double adsorbeur assure une alimentation continue en gaz pour r\u00e9pondre aux demandes des clients. \u00c0 l'int\u00e9rieur de l'adsorbeur, des tamis mol\u00e9culaires d\u00e9shydratants et des tamis mol\u00e9culaires LiX sont remplis pour s\u00e9parer efficacement les composants de l'air et r\u00e9pondre aux exigences de production d'oxyg\u00e8ne.<\/p>\n
2.1.2 Vanne papillon pneumatique de commutation<\/p>\n
Les \u00e9lectrovannes sont contr\u00f4l\u00e9es par le syst\u00e8me de contr\u00f4le pour commuter p\u00e9riodiquement le flux de gaz entre les deux adsorbeurs, assurant un fonctionnement stable de l'\u00e9quipement d'oxyg\u00e8ne.<\/p>\n
2.1.3 Vanne papillon pneumatique de r\u00e9gulation<\/p>\n
Pendant le processus d'\u00e9galisation de pression et de purge, une vanne papillon de r\u00e9gulation pneumatique est install\u00e9e pour optimiser les effets d'\u00e9galisation et de purge. La vanne offre une r\u00e9glabilit\u00e9 \u00e0 pourcentage \u00e9gal, une fuite nulle et une longue dur\u00e9e de vie, etc.<\/p>\n
2.2 Syst\u00e8me de puissance \u2013 Soufflante<\/p>\n
En tant que composant de puissance d'admission d'air du syst\u00e8me entier, la soufflante fournit une source de gaz sous pression positive appropri\u00e9e pour le syst\u00e8me de s\u00e9paration oxyg\u00e8ne-azote, jouant un r\u00f4le crucial dans le fonctionnement stable et efficace du syst\u00e8me. Le syst\u00e8me de soufflante comprend un filtre \u00e0 air d'admission, la soufflante et son moteur correspondant, une vanne papillon pneumatique de commutation de d\u00e9rivation, une vanne papillon manuelle, un \u00e9changeur de chaleur, des connecteurs \u00e0 soufflet (ou joints flexibles) et d'autres \u00e9quipements complets de soutien.<\/p>\n
2.2.1 Unit\u00e9 de soufflante et moteur correspondant<\/p>\n
La soufflante Roots est une soufflante \u00e0 gaz \u00e0 d\u00e9placement positif. \u00c0 l'int\u00e9rieur de son bo\u00eetier, deux rotors maintiennent un jeu d'engr\u00e8nement sp\u00e9cifique et sont entra\u00een\u00e9s par des engrenages synchrones pour tourner \u00e0 des vitesses \u00e9gales dans des directions oppos\u00e9es. Ce m\u00e9canisme pousse le gaz inhal\u00e9 de l'entr\u00e9e \u00e0 la sortie, surmontant la r\u00e9sistance du gaz \u00e0 haute pression du c\u00f4t\u00e9 de la sortie pour obtenir un refoulement forc\u00e9.<\/p>\n
\u00c0 l'int\u00e9rieur du bo\u00eetier, deux rotors en forme de huit sont install\u00e9s perpendiculairement sur une paire d'arbres parall\u00e8les. Les rotors sont entra\u00een\u00e9s par une paire d'engrenages avec un rapport de transmission de 1:1 pour tourner de mani\u00e8re synchrone dans des directions oppos\u00e9es. Un certain jeu est maintenu entre les rotors et entre les rotors et la paroi int\u00e9rieure du bo\u00eetier de la pompe.<\/p>\n
Le composant cl\u00e9 d'une soufflante Roots est le rotor, et le c\u0153ur du rotor r\u00e9side dans son profil. Les roues adoptent un profil sp\u00e9cial nouvellement con\u00e7u, assurant un jeu d'engr\u00e8nement uniforme entre les deux rotors, r\u00e9duisant les fuites internes et am\u00e9liorant l'efficacit\u00e9 volum\u00e9trique. De plus, des composants de haute pr\u00e9cision et haute performance tels que des engrenages synchrones, des roulements et des joints PTFE garantissent un fonctionnement stable avec de faibles vibrations.<\/p>\n
Le moteur correspondant est un moteur asynchrone triphas\u00e9 avec un indice de protection IP23\u2013IP54 et une classe d'isolation F. Il pr\u00e9sente une haute efficacit\u00e9, des \u00e9conomies d'\u00e9nergie, un faible bruit, des vibrations minimales, une conception l\u00e9g\u00e8re, des performances fiables et une installation et une maintenance faciles.<\/p>\n
2.2.2 Vanne papillon pneumatique de commutation de d\u00e9rivation et vanne papillon manuelle<\/p>\n
Pour am\u00e9liorer le taux de r\u00e9cup\u00e9ration du gaz produit pendant le processus VPSA et PSA, les 2 adsorbeurs subissent un processus d'\u00e9galisation pendant une certaine p\u00e9riode. Pendant cette phase d'\u00e9galisation, la soufflante contourne et \u00e9vacue l'exc\u00e8s de gaz. De plus, pour \u00e9viter le reflux lorsque la soufflante s'arr\u00eate, un m\u00e9canisme de protection par d\u00e9pressurisation de d\u00e9rivation est n\u00e9cessaire. Par cons\u00e9quent, un syst\u00e8me de d\u00e9rivation est install\u00e9, o\u00f9 la vanne papillon pneumatique de commutation est programm\u00e9e pour d\u00e9charger \u00e0 l'ext\u00e9rieur. En outre, une vanne papillon manuelle est install\u00e9e pour r\u00e9guler efficacement la pression de sortie de la soufflante.<\/p>\n
La vanne est une vanne papillon pneumatique \u00e0 si\u00e8ge dur double excentrique, con\u00e7ue pour des commutations fr\u00e9quentes \u00e0 cycle court. Elle pr\u00e9sente une fuite nulle, une longue dur\u00e9e de vie et un temps de commutation court.<\/p>\n
2.2.3 \u00c9changeur de chaleur<\/p>\n
Apr\u00e8s pressurisation par la soufflante, la temp\u00e9rature de l'air \u00e0 la sortie atteint environ 65 \u00b0C, tandis que la condition de travail optimale pour le tamis mol\u00e9culaire se situe entre 30 et 40 \u00b0C. Pour assurer une utilisation efficace du tamis mol\u00e9culaire, un \u00e9changeur de chaleur est n\u00e9cessaire pour refroidir l'air chauff\u00e9.<\/p>\n
2.2.4 Connecteur \u00e0 soufflet<\/p>\n
Pendant le fonctionnement de la soufflante Roots, des vibrations importantes sont in\u00e9vitables. Pour minimiser l'impact des vibrations sur les \u00e9quipements en aval et r\u00e9duire le bruit caus\u00e9 par les vibrations, des connecteurs flexibles appari\u00e9s et des connecteurs \u00e0 soufflet sont install\u00e9s \u00e0 l'entr\u00e9e et \u00e0 la sortie de la soufflante.<\/p>\n
2.3 Syst\u00e8me de puissance \u2013 Pompe \u00e0 vide<\/p>\n
Une fois que le tamis mol\u00e9culaire atteint la saturation dynamique pendant l'adsorption, la d\u00e9sorption et la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration sont n\u00e9cessaires. Des \u00e9tudes ont montr\u00e9 que la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration du tamis mol\u00e9culaire est plus efficace sous pression n\u00e9gative (vide). Le syst\u00e8me de pompe \u00e0 vide est un composant indispensable du syst\u00e8me entier. Il se compose de l'unit\u00e9 de pompe \u00e0 vide et de son moteur correspondant, d'une vanne papillon pneumatique de commutation de d\u00e9rivation, d'une vanne papillon manuelle, de connecteurs \u00e0 soufflet (ou connecteurs flexibles) et d'autres \u00e9quipements auxiliaires.<\/p>\n
2.3.1 Unit\u00e9 de pompe \u00e0 vide et moteur<\/p>\n
La pompe \u00e0 vide Roots est une pompe \u00e0 vide volum\u00e9trique rotative, d\u00e9riv\u00e9e structurellement de la soufflante Roots. Son principe de fonctionnement est identique \u00e0 celui de la soufflante Roots.<\/p>\n
2.3.2 Vanne papillon pneumatique de commutation de d\u00e9rivation et vanne papillon manuelle<\/p>\n
Pour \u00e9viter le reflux lorsque la pompe \u00e0 vide est arr\u00eat\u00e9e, une d\u00e9rivation est install\u00e9e pour lib\u00e9rer la pression \u00e0 l'avance, assurant un d\u00e9marrage et un arr\u00eat \u00e0 pression nulle. Une vanne de d\u00e9rivation est install\u00e9e \u00e0 cette fin. De plus, une vanne papillon manuelle est utilis\u00e9e pour des r\u00e9glages fins de la pression d'aspiration de la pompe \u00e0 vide.<\/p>\n
La vanne est une vanne papillon de commutation \u00e0 si\u00e8ge souple, con\u00e7ue pour r\u00e9pondre aux exigences de fuite nulle dans des conditions de commutation \u00e0 long terme.<\/p>\n
2.3.3 Connecteur \u00e0 soufflet<\/p>\n
Pendant le fonctionnement de la pompe \u00e0 vide Roots, des vibrations importantes sont in\u00e9vitables. Pour minimiser l'impact des vibrations sur les \u00e9quipements en aval et r\u00e9duire le bruit caus\u00e9 par les vibrations, des connecteurs flexibles ou des connecteurs \u00e0 soufflet sont install\u00e9s \u00e0 l'entr\u00e9e et \u00e0 la sortie de la pompe \u00e0 vide.<\/p>\n
2.4 Syst\u00e8me d'air instrument<\/p>\n
Les vannes papillon pneumatiques et les vannes papillon pneumatiques de r\u00e9gulation n\u00e9cessitent une source d'air instrument d'environ 0,5 \u00e0 0,7 MPa comme force motrice de l'actionneur lors de la commutation de contr\u00f4le automatique. Le syst\u00e8me se compose de composants tels qu'un filtre de traitement de l'air source et un r\u00e9servoir de stockage d'air. Pour garantir le taux de fonctionnement, une vanne de d\u00e9rivation est ajout\u00e9e \u00e0 l'unit\u00e9 de filtration qui n\u00e9cessite une maintenance et un entretien fr\u00e9quents.<\/p>\n
2.5 R\u00e9servoir tampon d'oxyg\u00e8ne<\/p>\n
Le syst\u00e8me de r\u00e9servoir tampon d'oxyg\u00e8ne se compose principalement d'un r\u00e9servoir tampon d'oxyg\u00e8ne, d'un d\u00e9bitm\u00e8tre \u00e0 orifice, d'un analyseur de puret\u00e9 d'oxyg\u00e8ne, d'une vanne de r\u00e9gulation et d'un capteur de pression.<\/p>\n
Le r\u00e9servoir tampon d'oxyg\u00e8ne constitue une mesure cl\u00e9 pour att\u00e9nuer les fluctuations excessives de pression dans les adsorbeurs et pour stabiliser la pression et la puret\u00e9 de l'oxyg\u00e8ne produit.<\/p>\n
2.6 Syst\u00e8me de compression d'oxyg\u00e8ne (optionnel)<\/p>\n
Le syst\u00e8me de compression d'oxyg\u00e8ne se compose d'une vanne papillon sp\u00e9cifique \u00e0 l'oxyg\u00e8ne, d'un compresseur d'oxyg\u00e8ne et d'autres composants. Sa fonction principale est d'augmenter la pression de l'oxyg\u00e8ne produit pour atteindre la pression requise par l'utilisateur et de l'acheminer vers le r\u00e9servoir de stockage d'oxyg\u00e8ne.<\/p>\n
Le syst\u00e8me de r\u00e9servoir de stockage d'oxyg\u00e8ne comprend des r\u00e9servoirs de stockage d'oxyg\u00e8ne, des vannes, des manom\u00e8tres, des soupapes de s\u00e9curit\u00e9 et d'autres composants. Sa fonction principale est de stocker une partie de l'oxyg\u00e8ne produit, garantissant ainsi une sortie d'oxyg\u00e8ne stable. De plus, il fournit un approvisionnement temporaire en oxyg\u00e8ne en cas d'arr\u00eat impr\u00e9vu, \u00e9vitant ainsi une d\u00e9faillance du syst\u00e8me d'alimentation en oxyg\u00e8ne.<\/p>\n
2.7 Syst\u00e8me de contr\u00f4le \u00e9lectrique et d'instrumentation<\/p>\n
Le syst\u00e8me de contr\u00f4le \u00e9lectrique et d'instrumentation comprend un ordinateur industriel, une armoire de commande \u00e9lectrique, une armoire d'instrumentation, un automate programmable (PLC), des \u00e9lectrovannes, des voyants lumineux, des boutons de commande et d'autres composants.<\/p>\n
Le syst\u00e8me fonctionne automatiquement selon le programme \u00e9dit\u00e9 dans l'automate, contr\u00f4lant la mise sous tension et hors tension des \u00e9lectrovannes, qui \u00e0 leur tour ouvrent et ferment les vannes pneumatiques via le syst\u00e8me de commande pneumatique. Il collecte et traite divers signaux, affichant l'\u00e9tat de fonctionnement de l'\u00e9quipement d'oxyg\u00e8ne. Les utilisateurs peuvent d\u00e9finir ou modifier les param\u00e8tres de contr\u00f4le sur l'ordinateur industriel pour configurer ou v\u00e9rifier l'\u00e9tat de fonctionnement de l'\u00e9quipement.<\/p>\n
2.8 Syst\u00e8me d'eau<\/p>\n
Le syst\u00e8me d'eau se compose g\u00e9n\u00e9ralement de deux parties : le syst\u00e8me d'eau de circulation et le syst\u00e8me d'eau d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9. Le syst\u00e8me d'eau de circulation comprend principalement une tour de refroidissement, des pompes \u00e0 eau, des filtres, des canalisations d'alimentation et de retour d'eau, ainsi que les vannes associ\u00e9es. Il fournit de l'eau de circulation de refroidissement pour l'ensemble du syst\u00e8me d'oxyg\u00e8ne. Le syst\u00e8me d'eau d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 est principalement utilis\u00e9 pour alimenter en eau la roue de la pompe \u00e0 vide afin d'am\u00e9liorer l'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9, permettant ainsi d'atteindre un niveau de vide plus \u00e9lev\u00e9 pendant le processus de d\u00e9sorption. De l'eau douce ou d\u00e9min\u00e9ralis\u00e9e, dont le syst\u00e8me de production est fourni par des fabricants sp\u00e9cialis\u00e9s, est g\u00e9n\u00e9ralement utilis\u00e9e \u00e0 cette fin.<\/p>\n