1. Pr\u00e9face<\/p>\n
Au cours des 20 derni\u00e8res ann\u00e9es, l'\u00e9conomie chinoise a connu une phase de d\u00e9veloppement r\u00e9gulier et rapide, au cours de laquelle les processus de production des industries telles que la fabrication sid\u00e9rurgique, la m\u00e9tallurgie non ferreuse, l'industrie chimique, les \u00e9conomies d'\u00e9nergie des fours, la protection de l'environnement, le verre et la fabrication du papier ont \u00e9t\u00e9 continuellement am\u00e9lior\u00e9s et innov\u00e9s. L'optimisation des processus et l'expansion des capacit\u00e9s de production ont entra\u00een\u00e9 une demande accrue d'oxyg\u00e8ne dans divers secteurs, ce qui a \u00e0 son tour stimul\u00e9 le progr\u00e8s technologique des usines industrielles d'O2. En cons\u00e9quence, des am\u00e9liorations ont \u00e9t\u00e9 apport\u00e9es aux technologies traditionnelles de production d'oxyg\u00e8ne, notamment la s\u00e9paration cryog\u00e9nique de l'air, la production d'oxyg\u00e8ne par PSA et les proc\u00e9d\u00e9s de s\u00e9paration par membrane, en particulier la technologie de fabrication d'oxyg\u00e8ne par PSA a fait d'\u00e9normes progr\u00e8s. Apr\u00e8s la perc\u00e9e r\u00e9alis\u00e9e dans le d\u00e9veloppement du nouvel adsorbant \u00e0 base de lithium et des adsorbeurs radiaux, la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA a \u00e9t\u00e9 largement utilis\u00e9e et grandement reconnue par les utilisateurs finaux.<\/p>\n
2. Progr\u00e8s dans la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA<\/p>\n
Le d\u00e9veloppement de La technologie de production d'oxyg\u00e8ne par adsorption modul\u00e9e en pression (PSA)<\/u><\/strong><\/a> a commenc\u00e9 dans les ann\u00e9es 1960, et les \u00c9tats-Unis et le Japon ont successivement r\u00e9alis\u00e9 l'industrialisation au d\u00e9but des ann\u00e9es 1980. Au d\u00e9but des ann\u00e9es 1990, Praxair a d\u00e9velopp\u00e9 un tamis mol\u00e9culaire au lithium pour la production d'oxyg\u00e8ne et le proc\u00e9d\u00e9 VPSA de production d'oxyg\u00e8ne bas\u00e9 sur les caract\u00e9ristiques de cet adsorbant. La capacit\u00e9 maximale de son unit\u00e9 PSA \u00e0 double cuve d\u00e9passait 3000 Nm3<\/sup>\/h, et la consommation d'\u00e9nergie a \u00e9t\u00e9 r\u00e9duite \u00e0 0,35 kWh\/m3<\/sup>, ce qui a conduit \u00e0 une croissance rapide de la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA et a jet\u00e9 une base solide pour son large champ d'application.<\/p>\n Ces derni\u00e8res ann\u00e9es, avec le d\u00e9veloppement des moteurs \u00e0 aimants permanents et l'optimisation du processus de production d'oxyg\u00e8ne, la consommation d'\u00e9nergie la plus faible des installations PSA est descendue \u00e0 moins de 0,3 kWh\/m3<\/sup> , tandis que la capacit\u00e9 maximale des unit\u00e9s \u00e0 double adsorbeur a d\u00e9pass\u00e9 6000 Nm3<\/sup>\/h. La r\u00e9duction des co\u00fbts et l'augmentation du volume d'oxyg\u00e8ne produit des \u00e9quipements PSA ont toutes deux favoris\u00e9 l'expansion de l'application du proc\u00e9d\u00e9 de production d'oxyg\u00e8ne par PSA.<\/p>\n La Chine a commenc\u00e9 \u00e0 \u00e9tudier la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA \u00e0 la fin des ann\u00e9es 1980, et ce n'est qu'au d\u00e9but des ann\u00e9es 1990 que de petits \u00e9quipements industrialis\u00e9s ont \u00e9t\u00e9 disponibles. Les premiers syst\u00e8mes PSA utilisaient un adsorbant \u00e0 tamis mol\u00e9culaire CaA, et la capacit\u00e9 a atteint un maximum de 1000 Nm3<\/sup>\/h \u00e0 la fin des ann\u00e9es 1990, \u00e0 partir de 20 Nm3<\/sup>\/h, 50 Nm3<\/sup>\/h et 100 Nm3<\/sup>\/h, la consommation d'\u00e9nergie (oxyg\u00e8ne pur) \u00e9tait sup\u00e9rieure \u00e0 0,5 kWh\/m3<\/sup>. De nombreuses entreprises, en particulier celles de l'industrie sid\u00e9rurgique utilisant des \u00e9quipements PSA en raison de leurs avantages (courte p\u00e9riode de construction, fonctionnement stable et d\u00e9marrage\/arr\u00eat rapide) l'ont remplac\u00e9 par des \u00e9quipements de s\u00e9paration cryog\u00e9nique en raison de la lourde charge de travail et du co\u00fbt \u00e9lev\u00e9 de la maintenance des unit\u00e9s PSA. En r\u00e9sum\u00e9, il existe un \u00e9cart clair avec le niveau avanc\u00e9 international de la m\u00eame p\u00e9riode, car les \u00e9quipements PSA de l'\u00e9poque ne pouvaient pas supporter un fonctionnement prolong\u00e9, et leur maintenance \u00e9tait trop importante et la capacit\u00e9 limit\u00e9e.<\/p>\n Au d\u00e9but de l'an 2000, la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA a fait des progr\u00e8s rapides et a \u00e9t\u00e9 largement popularis\u00e9e gr\u00e2ce \u00e0 la production d'adsorbant \u00e0 base de lithium \u00e0 haute efficacit\u00e9 repr\u00e9sent\u00e9e par PKU Pioneer et \u00e0 l'industrialisation du proc\u00e9d\u00e9 de production d'oxyg\u00e8ne par PSA utilisant cet adsorbant. Actuellement, la capacit\u00e9 des installations PSA construites par PKU Pioneer a atteint 40 000 Nm3<\/sup>\/h et la consommation d'\u00e9nergie de l'oxyg\u00e8ne pur est \u00e9galement proche de 0,3 kWh\/m3<\/sup>.<\/p>\n Avec des solutions telles que la production stable d'adsorbants \u00e0 base de lithium \u00e0 haute efficacit\u00e9, la R&D d'adsorbeurs radiaux et de vannes papillon de grand diam\u00e8tre \u00e0 haute fr\u00e9quence de commutation fiable pour certains probl\u00e8mes cl\u00e9s de la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA, la capacit\u00e9 des syst\u00e8mes PSA en Chine a augment\u00e9 d'ann\u00e9e en ann\u00e9e tandis que la consommation d'\u00e9nergie a \u00e9t\u00e9 progressivement r\u00e9duite et la fiabilit\u00e9 r\u00e9guli\u00e8rement am\u00e9lior\u00e9e. La capacit\u00e9 d'une seule unit\u00e9 PSA \u00e0 double tour est pass\u00e9e de moins de 1000 Nm3<\/sup>\/h \u00e0 l'actuel 6000 Nm3<\/sup>\/h, et m\u00eame plus de 40 000 Nm3<\/sup>\/h apr\u00e8s connexion multi-tours. Parall\u00e8lement, la consommation d'\u00e9nergie unitaire d'oxyg\u00e8ne a baiss\u00e9 \u00e0 moins de 0,32 kWh\/m3<\/sup>, et le taux de fonctionnement annuel est mont\u00e9 \u00e0 plus de 98 %. Le bruit du ventilateur est tomb\u00e9 \u00e0 moins de 85 dB (gr\u00e2ce aux mesures d'insonorisation, le bruit \u00e0 1 m \u00e0 l'ext\u00e9rieur de l'atelier peut atteindre moins de 70 dB), le taux de non-d\u00e9faillance des vannes papillon de grand diam\u00e8tre a pour la plupart atteint plus de 8000 h, et la dur\u00e9e de vie du tamis mol\u00e9culaire est allong\u00e9e \u00e0 plus de 5 ans. Les utilisateurs finaux ont eu une nouvelle perception des \u00e9quipements de production d'oxyg\u00e8ne par PSA et leur application s'est \u00e9largie. Rien qu'en 2018, plus de 70 unit\u00e9s PSA d\u00e9passant 1000 Nm3<\/sup>\/h ont \u00e9t\u00e9 install\u00e9es en Chine.<\/p>\n PKU Pioneer a fait des efforts continus pour changer la d\u00e9pendance des tamis mol\u00e9culaires PSA vis-\u00e0-vis des importations et, en m\u00eame temps, a r\u00e9alis\u00e9 des perc\u00e9es dans le tamis mol\u00e9culaire au lithium et d'autres produits similaires, et a obtenu l'application industrielle de ces nouveaux produits de tamis mol\u00e9culaire.<\/p>\n Gr\u00e2ce \u00e0 un excellent d\u00e9veloppement et \u00e0 des am\u00e9liorations, la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA a form\u00e9 d'\u00e9normes avantages uniques par rapport \u00e0 la technologie cryog\u00e9nique, ce qui favorise encore l'application large de la technologie PSA dans diverses industries.<\/p>\n 3. Caract\u00e9ristiques de la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA<\/p>\n \u2460 Faible consommation d'\u00e9nergie et co\u00fbts d'exploitation r\u00e9duits<\/p>\n Dans le processus de production d'oxyg\u00e8ne, la consommation \u00e9lectrique repr\u00e9sente plus de 90 % du co\u00fbt d'exploitation total. Gr\u00e2ce \u00e0 l'optimisation continue de la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par adsorption modul\u00e9e en pression (PSA), la consommation \u00e9nerg\u00e9tique pour l'oxyg\u00e8ne pur est pass\u00e9e de 0,45 kWh\/m\u00b33<\/sup> dans les ann\u00e9es 1990 \u00e0 moins de 0,32 kWh\/m\u00b33<\/sup> aujourd'hui. En comparaison, la consommation minimale d'\u00e9nergie pour l'oxyg\u00e8ne pur des grands s\u00e9parateurs d'air cryog\u00e9niques reste autour de 0,42 kWh\/m\u00b33<\/sup>, ce qui signifie que la production d'oxyg\u00e8ne par PSA pr\u00e9sente l'avantage d'un co\u00fbt nettement inf\u00e9rieur, \u00e0 condition que les clients n'aient pas besoin d'azote et n'exigent pas une puret\u00e9 ou une pression d'oxyg\u00e8ne trop \u00e9lev\u00e9es.<\/p>\n \u2461 Proc\u00e9d\u00e9 simple, fonctionnement flexible, d\u00e9marrage et arr\u00eat rapides<\/p>\n Par rapport \u00e0 la s\u00e9paration de l'air cryog\u00e9nique, le proc\u00e9d\u00e9 de production d'oxyg\u00e8ne par PSA, avec une pression de fonctionnement de -0,05 \u00e0 0,05 MPa, est relativement plus simple. L'\u00e9quipement principal comprend un compresseur Roots et une pompe \u00e0 vide Roots, tous deux simples \u00e0 utiliser et faciles \u00e0 entretenir. Comme le g\u00e9n\u00e9rateur d'oxyg\u00e8ne PSA n'implique pas de processus de refroidissement et de chauffage lors du d\u00e9marrage ou de l'arr\u00eat, il ne faut que 30 minutes pour d\u00e9marrer et produire l'oxyg\u00e8ne cible. De plus, apr\u00e8s de courtes interruptions, le syst\u00e8me peut reprendre la production d'oxyg\u00e8ne en quelques minutes seulement. En outre, l'arr\u00eat est encore plus simple, effectu\u00e9 simplement en coupant l'\u00e9quipement \u00e9lectrique et le programme de contr\u00f4le. Compar\u00e9 aux \u00e9quipements cryog\u00e9niques, le d\u00e9marrage et l'arr\u00eat de l'unit\u00e9 d'oxyg\u00e8ne PSA sont plus pratiques, ce qui r\u00e9duit consid\u00e9rablement les co\u00fbts d'exploitation de l'appareil.<\/p>\n \u2462 Faible investissement et courte p\u00e9riode de construction<\/p>\n Le g\u00e9n\u00e9rateur d'oxyg\u00e8ne PSA est principalement compos\u00e9 du syst\u00e8me d'alimentation, du syst\u00e8me d'adsorption et du syst\u00e8me de commutation des vannes. Le faible nombre de composants permet aux utilisateurs d'\u00e9conomiser leurs co\u00fbts initiaux. Par ailleurs, la faible superficie n\u00e9cessaire contribue \u00e9galement \u00e0 r\u00e9duire les co\u00fbts de construction et d'investissement foncier. De plus, il faut moins de 4 mois pour terminer l'installation de ses unit\u00e9s principales et, dans des conditions normales, la production d'oxyg\u00e8ne peut \u00eatre r\u00e9alis\u00e9e en 6 mois, ce qui rend la p\u00e9riode de fabrication et d'installation plus courte par rapport \u00e0 la construction d'un s\u00e9parateur d'air cryog\u00e9nique.<\/p>\n \u2463 \u00c9quipement et entretien simples<\/p>\n Les composants du g\u00e9n\u00e9rateur d'oxyg\u00e8ne PSA, tels que les soufflantes, les pompes \u00e0 vide et les vannes programmables, b\u00e9n\u00e9ficient de cha\u00eenes d'approvisionnement tr\u00e8s matures, ce qui facilite le remplacement des pi\u00e8ces d\u00e9tach\u00e9es, r\u00e9duit les co\u00fbts et permet de ma\u00eetriser facilement la dur\u00e9e de construction. De plus, l'entretien des \u00e9quipements PSA est simple, avec des services apr\u00e8s-vente pratiques. Compar\u00e9 \u00e0 l'entretien des grands compresseurs centrifuges dans les s\u00e9parateurs d'air cryog\u00e9niques, les installations d'oxyg\u00e8ne PSA ne n\u00e9cessitent pas d'investir des sommes importantes dans la maintenance ni d'embaucher des employ\u00e9s sp\u00e9cialis\u00e9s.<\/p>\n \u2464 Rapport de r\u00e9duction \u00e9lev\u00e9<\/p>\n Par rapport \u00e0 la technologie de l'oxyg\u00e8ne liquide cryog\u00e9nique, les syst\u00e8mes d'oxyg\u00e8ne PSA permettent une r\u00e9gulation rapide du volume de gaz produit et de sa puret\u00e9, avec une faible variation de la consommation \u00e9lectrique (oxyg\u00e8ne pur). En g\u00e9n\u00e9ral, la capacit\u00e9 peut \u00eatre ajust\u00e9e dans une plage de 30 % \u00e0 100 %, et la puret\u00e9 entre 70 % et 95 %. La r\u00e9gulation de la charge est particuli\u00e8rement facile lorsque plusieurs g\u00e9n\u00e9rateurs d'oxyg\u00e8ne PSA sont connect\u00e9s en parall\u00e8le.<\/p>\n \u2465 S\u00e9curit\u00e9 op\u00e9rationnelle \u00e9lev\u00e9e<\/p>\n \u00c9tant donn\u00e9 que l'exploitation de l'installation d'oxyg\u00e8ne PSA se d\u00e9roule \u00e0 pression et temp\u00e9rature atmosph\u00e9riques normales, sans pr\u00e9sence d'oxyg\u00e8ne liquide ni d'enrichissement en ac\u00e9tyl\u00e8ne, elle est plus s\u00fbre que les \u00e9quipements cryog\u00e9niques qui fonctionnent g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 basse temp\u00e9rature et haute pression.<\/p>\n 4. Principales applications de la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA<\/p>\n \u00c0 mesure que la capacit\u00e9 des unit\u00e9s d'oxyg\u00e8ne PSA augmente, la fiabilit\u00e9 s'am\u00e9liore tandis que la consommation \u00e9lectrique diminue progressivement. Parall\u00e8lement, gr\u00e2ce \u00e0 ses avantages exceptionnels (fonctionnement flexible, r\u00e9gulation simple de la charge, faible consommation \u00e9lectrique, courte p\u00e9riode de construction et haute s\u00e9curit\u00e9), la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA peut sans aucun doute constituer un proc\u00e9d\u00e9 alternatif \u00e0 la s\u00e9paration cryog\u00e9nique de l'air pour les industries n\u00e9cessitant une utilisation flexible de l'oxyg\u00e8ne enrichi. Le proc\u00e9d\u00e9 de production d'oxyg\u00e8ne par PSA a r\u00e9cemment \u00e9t\u00e9 largement utilis\u00e9 dans la sid\u00e9rurgie, la m\u00e9tallurgie des non-ferreux, l'industrie chimique, les \u00e9conomies d'\u00e9nergie dans les fours, les fours rotatifs \u00e0 ciment, la protection de l'environnement, la fabrication du verre et du papier, etc.<\/p>\n \u2460 Enrichissement en oxyg\u00e8ne des hauts fourneaux<\/p>\n Avec le d\u00e9veloppement de la l'enrichissement en oxyg\u00e8ne des hauts fourneaux<\/u><\/strong><\/a> technologie, les hauts fourneaux sont devenus l'une des principales sources d'oxyg\u00e8ne dans les aci\u00e9ries. Ils peuvent donc \u00eatre consid\u00e9r\u00e9s comme le r\u00e9gulateur de l'approvisionnement en oxyg\u00e8ne de l'ensemble de l'usine sid\u00e9rurgique au d\u00e9but de l'application de l'enrichissement en oxyg\u00e8ne des hauts fourneaux : le taux d'enrichissement est \u00e9lev\u00e9 lorsque le volume d'oxyg\u00e8ne est important, et faible lorsque le d\u00e9bit d'oxyg\u00e8ne est insuffisant. \u00c0 mesure que les entreprises prennent conscience de l'importance de l'enrichissement en oxyg\u00e8ne des hauts fourneaux dans les processus sid\u00e9rurgiques, la stabilit\u00e9 du taux d'enrichissement devient un param\u00e8tre crucial pour une production de fonte \u00e0 faible co\u00fbt et efficace. L'approvisionnement en oxyg\u00e8ne dans les aci\u00e9ries n\u00e9cessite de nombreuses proc\u00e9dures, et la charge fluctue chaque semaine, voire chaque jour. Dans ce cas, si l'on utilise une unit\u00e9 cryog\u00e9nique avec une r\u00e9gulation de charge m\u00e9diocre et un long temps de d\u00e9marrage et d'arr\u00eat, l'oxyg\u00e8ne exc\u00e9dentaire doit \u00eatre stock\u00e9 apr\u00e8s liqu\u00e9faction pour une utilisation ult\u00e9rieure ou vendu comme produit commercial si la consommation d'oxyg\u00e8ne est trop faible, ce qui entra\u00eene parfois une \u00e9vacuation de l'oxyg\u00e8ne. Compte tenu des faibles exigences de pression et de puret\u00e9 de l'oxyg\u00e8ne enrichi pour les hauts fourneaux, de nombreuses entreprises sid\u00e9rurgiques peuvent installer des g\u00e9n\u00e9rateurs d'oxyg\u00e8ne PSA \u00e0 proximit\u00e9 des hauts fourneaux, fournissant ainsi directement de l'oxyg\u00e8ne au haut fourneau et servant de r\u00e9gulateur pour l'approvisionnement en oxyg\u00e8ne de l'ensemble de l'usine. En cas de surplus ou de manque d'oxyg\u00e8ne, le g\u00e9n\u00e9rateur d'oxyg\u00e8ne PSA peut \u00eatre d\u00e9marr\u00e9 ou arr\u00eat\u00e9 \u00e0 tout moment pour augmenter ou r\u00e9duire le volume, fournissant ainsi un oxyg\u00e8ne stable au haut fourneau. Actuellement, de nombreuses entreprises sid\u00e9rurgiques adoptent la technologie de production d'oxyg\u00e8ne par PSA pour alimenter les hauts fourneaux, r\u00e9alisant ainsi des r\u00e9ductions significatives des co\u00fbts d'oxyg\u00e8ne. Il est d\u00e9sormais un consensus parmi la plupart des entreprises sid\u00e9rurgiques que le syst\u00e8me d'oxyg\u00e8ne PSA est une source fiable d'oxyg\u00e8ne enrichi pour les hauts fourneaux.<\/p>\n \u2461 Aci\u00e9rie \u00e9lectrique<\/p>\n