PKU Pioneer 25,000 Nm のプロセスフローと技術原理³酸素発生装置

Ⅰ. 装置説明

圧力スイング吸着（PSA）酸素製造の基本原理：原料空気はブロワー入口フィルターを通過して不純物を除去された後、ブロワーに入ります。ブロワーで加圧された後、配管と空気式切替弁を介して吸着剤層に入ります。原料空気中の水分と二酸化炭素はPU-8/TS吸着剤によって吸着されます。吸着器内の精製された空気がPU-8酸素製造吸着剤層を通過する過程で、窒素が徐々に吸着され、吸着器上部で酸素が濃縮されます。製品酸素は吸着器上部から流出し、酸素バッファータンクに入り、加圧された後、ユーザーに供給されます。

酸素を連続的に得るために、通常は2基以上の吸着器が設置されます。1基の吸着器は高圧下で空気から窒素を吸着し、吸着器の出口から製品酸素が得られます。他の吸着器は低圧下で脱着または昇圧を行い、次のサイクルで原料空気から窒素を吸着します。複数の吸着器が交互に切り替わることで、連続的な酸素生成を実現します。

計装制御システムは、先進的なドイツシーメンスPT-1500システムを採用しており、その高度な管理制御・データ収集システムにより、ユーザーは生産プロセスを監視するための柔軟かつ強力な機能を利用できます。

Ⅱ.概要

1 主要指標

2 運転条件

注記：

(1) Nm³/hは、0℃、101.3 KP(A)の条件下で測定された体積を指します（以下同様）。

(2)起動時間：酸素製品が純度指標を満たすまで20分（初回起動時は30分）；酸素製造の比エネルギー消費量（空気圧縮機の軸動力±4%に基づく）：約0.305 kWh/Nm³ O？

3.基本原理

真空圧力スイング吸着（VPSA）式酸素製造の基本原理：原料空気はブロワ入口フィルターで不純物をろ過された後、ブロワに吸入される。ブロワで昇圧された後、配管と空気圧作動切替弁を介して吸着塔に流入する。原料空気中の水分と二酸化炭素はPU-8/TS吸着剤に吸着される。精製された空気が吸着塔内のPU-8式酸素製造吸着剤を通過する過程で、窒素が徐々に吸着され、吸着塔上部に酸素が濃縮される。製品酸素は吸着塔上部から流出し、酸素バッファタンクに流入し、昇圧された後ユーザーに供給される。

4.プロセスフロー概要

4.1 酸素製造

VPSA（真空圧力スイング吸着）式酸素製造プロセスでは、各サイクルが吸着、並流減圧、真空脱着、パージ、均圧、昇圧などの工程を完了する必要がある。

吸着： 空気が吸着塔を通過し、窒素が吸着される。吸着塔が一定の圧力に達すると、製品酸素が酸素バッファタンクに流入する。

並流減圧： 吸着完了後、吸着塔出口のガスは酸素濃度が比較的高い。この部分のガスは並流減圧され、低圧の吸着塔に放出される。

真空脱着： 並流減圧後、吸着塔内の圧力は依然として高い。真空ポンプで吸着塔内の圧力をさらに低下させ、脱着された窒素を吸引し大気に放出する。

パージ： 吸着塔が真空引き中の最低脱着圧力に達する前に、吸着塔出口から酸素を導入し、同時に吸着塔底部で真空引きを継続することで、吸着された窒素のさらなる脱着を促進する。

均圧： 吸着塔が再生された後、吸着を完了した吸着塔のガスを再生された吸着塔の出口から導入し、同時に再生された吸着塔底部で真空引きを継続する。

昇圧： 均圧後、吸着塔内の圧力はまだ低い。酸素バッファタンクからの製品酸素を吸着塔出口から導入し、吸着塔底部から空気を導入して昇圧する。

上記工程のサイクル運転により、空気から酸素と窒素を分離し、要求仕様を満たす製品酸素を得る。各運転工程の切替は空気圧作動切替弁により行われ、制御システムプログラムの設定に従って自動開閉する。

4.2 VPSAプロセスフロー概略図