アニメーションデモ - PKU PIONEER 真空圧力スイング吸着（VPSA）酸素生成技術の原理と処理手順

酸素は重要な工業用ガスであり、鉄鋼製造、非鉄冶金、化学工業、炉・窯の省エネルギー、環境保護（廃水処理、廃棄物燃焼など）、ガラス製造、製紙、医療などの産業で広く使用されています。真空圧力スイング吸着酸素生成プラント（略称 VPSA酸素プラント）は、特殊なVPSAモレキュラーシーブを使用して空気中の窒素、二酸化炭素、水分などの不純物を選択的に吸着し、その後酸素を濃縮して放出します。モレキュラーシーブが飽和した際に真空条件下で脱着され、これにより濃縮酸素が周期的に生成されます。

1. PSA/VPSA PKU PIONEERの酸素生成処理手順

上図に示すように、PKU PIONEERの酸素生成システムは主にルーツブロワ、水冷器、ルーツ真空ポンプ、吸着槽、バッファタンク、バルブシステムなどで構成されています。真空圧力スイング吸着（VPSA）酸素システムは、一般的に上図に示す手順を経て酸素を分離・濃縮します。

VPSA酸素生成（VPSA-O2）プロセスでは、ブロワが空気を加圧してVPSA O2ユニットの吸着器に送り込みます。その後、吸着器内で空気中の窒素、二酸化炭素、水蒸気などの成分の吸着が行われ、酸素は少量の希ガスとともに吸着剤を通過し、酸素と窒素の分離が実現します。飽和した吸着剤は真空引きされて不純物を脱着し、吸着剤が再生されます。全酸素生成システムはPLC（プログラマブルロジックコントローラ）とDCS（データ制御システム）によって制御され、プログラム制御バルブが周期的に切り替わることで一定の酸素生成が保証されます。1サイクルにおいて、各吸着器は吸着、減圧、脱着、パージ、再加圧の5つのステップを経る必要があります。

1. 吸着

フィルターで機械的不純物を除去した後、空気はルーツブロワを経て吸着器に入ります。吸着剤層は加圧された空気からN2、H2O、CO2、炭化水素を選択的に吸着し、O2が濃縮されて吸着器の出口から排出されます。このステップで生成された酸素の一部はバッファタンクに送られ、残りの一部は次のステップで低圧吸着塔のパージと再加圧に使用するために確保されます。

2. 減圧

高圧での吸着後、圧力が低いレベルまで低下し、吸着された成分の一部が脱着されます。吸着器Aの出口に沿って、濃縮酸素が再加圧ステップにある吸着器Bに供給され、その圧力を上昇させます。

3. 真空脱着

不純物を可能な限り脱着するために、吸着器を真空引きして減圧する必要があります。すなわち、真空ポンプを使用して吸着槽をさらに真空引きし、不純物の分圧を低下させて脱着させ、ポンプを介して槽外に排出し、吸着剤の再生を実現します。

4. パージ

吸着槽内の不純物をより完全に脱着するために、真空脱着ステップの終わりに、別の高圧吸着器から少量の製品酸素を導入して吸着剤をパージします。このとき、酸素の分圧が上昇し、不純物の分圧はさらに低下するため、吸着剤の再生がより完全になります。これにより、次のサイクルの吸着がより有利になります。

5. 再加圧

吸着剤が再生されると、槽内の圧力は比較的低くなります。吸着圧力に迅速に回復するために、減圧ステップにある別の吸着器から放出された濃縮酸素を導入して圧力を上昇させる必要があります。再加圧ステップの終了時には、吸着槽内の圧力が吸着に必要なレベルに達し、次のサイクルの準備が整います。

2. PKU PIONEERのPSA酸素生成プロセスの利点と特徴

中国におけるPSAガス分離技術のリーダーとして、PKU PIONEERはこの分野の研究開発に20年以上取り組んでいます。先進的なプロセス設計と合理的で信頼性の高い補助装置を、独自開発の高効率 リチウム系吸着剤PU-8 および特殊なラジアルフロー分配技術と組み合わせることで、VPSA-O2システムの高いエネルギー効率と低消費を実現し、より低コストで製品酸素を提供しています。

★ 高酸素吸着剤性能

PKU PIONEERが独自に開発・製造した新型高効率空気分離モレキュラーシーブPU-8は、高い窒素酸素分離係数（従来の酸素生成モレキュラーシーブの2～5倍）と窒素吸着容量を有しています。優れた動的性能により、当社の酸素ユニットはモレキュラーシーブの充填量が少なく、使用寿命が長い（20以上のプロジェクトが10年以上連続運転を継続）という特長があります。

★ ラジアル吸着器設計

PKU PIONEERは、吸着剤層に独自のラジアル空気流分布を開発し、吸着剤の性能向上に寄与しています。同時に、デッドボリュームを低減することで吸着効率を向上させ、それにより消費電力を大幅に削減します。PKU PIONEERのPSA酸素生成技術は、世界トップクラスです。

★ 高酸素収率

PKU PIONEERの酸素収率は、従来のVPSA酸素生成システムよりも20%以上高いです。同じ酸素容量の条件下で、処理すべき空気量と脱着すべき窒素量が少なくなるため、ブロワと真空ポンプの負荷が軽減されます。

★ 低エネルギー消費

製品酸素純度を100%とした場合、消費電力は0.32kWh/Nm³以下と低く、³これは国内の類似ユニットより10～20%低いです。そのため、大幅な運転コスト削減が可能です。

★ 高度な自動化

ホストコンピュータで制御される計装システムは、完全な安全監視および警報システムを備えています。PKU PIONEERが開発した運用ソフトウェアにより、全自動プログラム制御運転と無人運転が可能です。

★ 専門的な技術サービス

PKU PIONEERは、お客様に専門的なプロセス設計、梱包・納品、現地設置、無料技術トレーニングなどのサービスを提供します。

★ 環境に優しく無公害

酸素生成装置から排出される排気ガスは主に多窒素空気であり、有害物質を含まず、環境汚染を引き起こしません。

これまでPKU PIONEERは、世界中の300以上の顧客に酸素プラントを提供してきました。これらのプラントは、高炉酸素富化燃焼、電気炉製鋼、非鉄冶金、ガラス窯燃焼、オゾン廃水処理、パルプ漂白、有害廃棄物処理などの産業で広く使用されています。低消費電力（10～30%）、操作の容易さ、迅速な起動・停止（30分未満）、省スペース、メンテナンスの簡便さ、土木工事・設置コストの低さ、高い自動化、長期運転の信頼性など、顕著な利点を備え、すべてのプロジェクトで顧客から一様に高い評価を受けています。当社は「プロフェッショナリズム、誠実さ、高品質、効率」というブランド理念を常に堅持し、技術革新、省エネ、環境保護に努め、専門的かつ誠実なサービスを提供し、すべてのお客様に最大の利益を創出します。