Forbairt agus Nuálaíochtaí Feidhme Teicneolaíochta Giniúna Ocsaigine VPSA & PSA na Síne

Le 20 bliain anuas, tá geilleagar na Síne ag forbairt go seasta agus go tapa. Chuir uasghrádú agus nuálaíocht leanúnach phróisis táirgthe na dtionscal iarainn agus cruach, miotalóireacht neamhfheiriúil, tionscal ceimiceach, foirnéis, cosaint an chomhshaoil agus tionscail eile borradh faoin éileamh ar ocsaigin, rud a chuir chun cinn forbairt teicneolaíochtaí táirgthe ocsaigine amhail próiseas scaradh aeir crióigineach, táirgeadh ocsaigine VPSA agus teicneolaíocht deighilte membrane. Cuireann íonacht íseal an ocsaigine táirge teorainn le hinoiriúnaitheacht an phróisis deighilte membrane agus rinneadh dul chun cinn mór ar an bpróiseas crióigineach agus VPSA. Tar éis logánú an adsorbent nua litiam-bhunaithe agus an dul chun cinn i bhforbairt an túir asaithe radaigh, tá próiseas táirgthe ocsaigine VPSA in úsáid go forleathan agus meastar go gníomhach ag úsáideoirí sa tSín.

Dul Chun Cinn Teicneolaíochta Giniúna Ocsaigine VPSA & PSA

Forbraíodh teicneolaíocht giniúna ocsaigine VPSA (Asaithe Luaineachta Folúis Brú) sna 1960idí agus rinneadh tionsclaíocht uirthi sna Stáit Aontaithe agus sa tSeapáin i ndiaidh a chéile go luath sna 1980idí. Le blianta beaga anuas, le forbairt an mhótair mhaighnéad bhuan agus le barrfheabhsú an phróisis táirgthe ocsaigine, laghdaíodh an tomhaltas cumhachta is ísle thar lear go dtí níos lú ná 0.3kWh/m³, agus tá cumas an chórais ocsaigine dhá-thúir is mó tar éis dul thar 6000Nm³/h. Laghdaíodh costas táirgthe ocsaigine VPSA tuilleadh, agus tá an cumas ag méadú bliain i ndiaidh bliana.

Thosaigh an tSín ag iniúchadh teicneolaíocht giniúna ocsaigine VPSA go déanach sna 1980idí, agus ní go luath sna 1990idí a tháinig aonad ocsaigine beag tionsclaithe ar fáil. Go luath i 2000, faoi stiúir PKU Pioneer, rinneadh dul chun cinn tapa agus tóir forleathan ar tháirgeadh adsorbent éifeachtach litiam-bhunaithe agus ar thionsclú an phróisis giniúna ocsaigine VPSA ag baint úsáide as an adsorbent litiam. Faoi láthair, tá ráta sreafa na n-aonad ocsaigine dhá-thúir a thóg PKU Pioneer tar éis 6000Nm a bhaint amach³/h, agus tá an tomhaltas cumhachta (ocsaigin íon) ag druidim le 0.3kWh/m³.

Sa tSín, tá cumas plandaí ocsaigine VPSA ag méadú go bliantúil agus tá an iontaofacht ag feabhsú go seasta agus an tomhaltas fuinnimh á laghdú de réir a chéile le réiteach roinnt saincheisteanna tábhachtacha amhail táirgeadh cobhsaí adsorbent éifeachtach litiam-bhunaithe, forbairt asaitheora radaigh, minicíocht ard iontaofa, agus forbairt comhla féileacáin trastomhais mhóir. Ina theannta sin, tá an tsonraíocht ardaithe freisin ó níos lú ná 1,000 Nm³/h de thús an phlanda ocsaigine dhá-thúir aonair go dtí 6,000 Nm³/h inniu, agus sroicheann an cumas iomlán níos mó ná 70,000 Nm³/h tar éis nasc comhthreomhar il-thúir agus tá an tomhaltas cumhachta aonaid laghdaithe go dtí níos lú ná 0.32 kWh/m³ agus reáchtáladh níos mó ná 98% de na plandaí ocsaigine go rathúil agus go réidh gach bliain. Tá torann an tséidire tar éis an riachtanas de níos lú ná 85dB a shásamh agus fiú níos ísle ná 70dB ag 1m amuigh den mhonarcha trí bhearta díothaithe. Tá ráta gan teip na gcomhlaí féileacáin trastomhais mhóir tar éis níos mó ná 8000h a bhaint amach go ginearálta, agus tá saol seirbhíse an scagtha mhóilíneach litiam sínte go dtí níos mó ná 5 bliana. Bhí tuiscint nua ag úsáideoirí ar threalamh VPSA-O2 na Síne agus leathnaigh siad a fheidhmiú. In 2018 amháin, tógadh níos mó ná 70 sraith aonad ocsaigine VPSA le cumas níos mó ná 1000 Nm³/h.

Trí iarrachtaí leanúnacha, d'athraigh fiontair na Síne amhail PKU Pioneer an spleáchas ar scagtha mhóilíneach allmhairithe le haghaidh táirgeadh ocsaigine VPSA, rinne siad briseadh amach i scagtha mhóilíneach litiam agus táirgí gaolmhara eile agus bhain siad amach feidhmiú tionsclaíoch táirgí nua scagtha mhóilíneach. Le forbairt agus feabhsú teicneolaíochta giniúna ocsaigine VPSA, thaispeáin sé go mall go leor buntáistí eisiacha i gcomparáid le teicneolaíocht chrióigineach, rud a chuir tuilleadh chun cinn feidhmiú na teicneolaíochta i go leor tionscal sa tSín.

Buntáistí Teicneolaíochta Giniúna Ocsaigine VPSA & PSA

1. Tomhaltas Íseal Fuinnimh agus Costais Oibriúcháin

Is ionann tomhaltas cumhachta agus níos mó ná 90% de chostas oibriúcháin iomlán an phróisis giniúna ocsaigine. Le barrfheabhsú leanúnach theicneolaíocht ocsaigine VPSA & PSA, tá a tomhaltas cumhachta ocsaigine íon tar éis titim ó 0.45kW·h/m³ sna 1990idí go dtí níos lú ná 0.32kW·h/m³ inniu, agus tá an luach is ísle de ASU crióigineach mórscála timpeall 0.42kW·h/m³. I gcomparáid le teicneolaíocht chrióigineach, tá buntáistí eacnamaíocha follasacha ag teicneolaíocht ocsaigine VPSA & PSA faoi choinníollacha oibre ina bhfuil éileamh nítrigine ag an úsáideoir agus nach bhfuil riachtanais ró-arda ag an bpróiseas ocsaigine maidir le híonacht agus brú ocsaigine.

2. Próiseas Simplí, Oibriú Solúbtha, Túsú agus Dúnadh Éasca

I gcomparáid le teicneolaíocht giniúna ocsaigine chrióigineach, tá an próiseas VPSA sách simplí le hoibriú réasúnta gearr agus cothabháil éasca mar gheall gurb é an séidire Roots agus an caidéal folúis Roots an phríomhthrealamh cumhachta. Toisc nach bhfuil aon phróiseas fuaraithe agus téimh le linn an tosaithe agus an dúnta, ní thógann sé ach 30 nóiméad do threalamh ocsaigine VPSA agus PSA ocsaigin cháilithe a ghiniúint ón tús agus cúpla nóiméad le hathghiniúint tar éis fionraí gearr. Tá an dúnadh níos simplí fós - díreach an trealamh cumhachta agus an clár rialaithe a mhúchadh. Mar sin, tá teicneolaíocht giniúna ocsaigine VPSA & PSA níos éasca ná an próiseas crióigineach, rud a laghdaíonn go mór freisin costas oibriúcháin an

3. Menor Investimento e Curto Período de Construção

A unidade de oxigênio VPSA é composta principalmente por um pequeno número de componentes, incluindo o sistema de energia, sistema de adsorção e sistema de comutação de válvulas, etc., o que pode economizar significativamente seu investimento inicial. A unidade de oxigênio ocupa uma pequena área e pode reduzir os custos de engenharia civil e o terreno para construção. Além disso, o ciclo de fabricação e processamento é curto; os principais componentes do equipamento podem ser entregues em apenas 4 meses, permitindo atingir os requisitos de produção de oxigênio em 6 meses em condições normais, reduzindo assim significativamente o período de construção do sistema de oxigênio em comparação com o de quase 1 ano das unidades de separação de ar criogênico.

4. Composição Simples do Equipamento e Fácil Manutenção

Os equipamentos utilizados nas plantas de oxigênio VPSA, como sopradores, bombas de vácuo e válvulas de controle programável, podem ser todos produzidos domesticamente, permitindo a substituição conveniente de peças de reposição para reduzir custos e manter o período de construção sob controle. Com manutenção simples do equipamento e serviços pós-venda pontuais, os usuários de plantas de oxigênio VPSA não precisam de muitos custos e trabalhadores profissionais em comparação com a manutenção de grandes compressores centrífugos usados em separadores de ar criogênico.

5. Fácil Regulação da Taxa de Redução de Carga

Em comparação com a tecnologia de oxigênio líquido criogênico, o processo de geração de oxigênio VPSA & PSA pode realizar o ajuste rápido da capacidade e pureza do O2 do produto com ligeiras flutuações no consumo de energia do oxigênio puro. Geralmente, a capacidade pode ser ajustada de 30% a 100%, e a pureza de 70% a 95%, especialmente quando vários conjuntos de geradores de oxigênio VPSA & PSA são construídos em paralelo, o ajuste de carga é ainda mais fácil.

6. Maior Segurança Operacional

Como o sistema de oxigênio VPSA opera a baixa pressão e temperatura ambiente, não haverá oxigênio líquido, enriquecimento de acetileno ou outros fenômenos, resultando em melhor segurança em comparação com a operação de baixa temperatura e alta pressão no processo de geração de oxigênio criogênico.

Principais Cenários de Aplicação da Tecnologia de Geração de Oxigênio VPSA & PSA

Com o aumento da capacidade e confiabilidade e a redução gradual do consumo de energia do oxigênio, bem como as vantagens de operação flexível, ajuste simples da taxa de redução de carga, baixo consumo de energia, curto período de construção e alta segurança, a tecnologia de geração de oxigênio VPSA tornou-se, sem dúvida, uma alternativa à geração de oxigênio criogênico para indústrias que precisam utilizar oxigênio de forma flexível, e seu escopo de aplicação está se expandindo ano após ano. Nos últimos anos, o processo de produção de oxigênio VPSA tem sido amplamente utilizado nas indústrias de ferro e aço, metalurgia não ferrosa, indústria química, fornos e estufas, proteção ambiental e outras.

1. Enriquecimento de Oxigênio em Altos-Fornos

Com o desenvolvimento da tecnologia de enriquecimento de oxigênio em altos-fornos, o alto-forno tornou-se uma das principais fontes de consumo de oxigênio em empresas siderúrgicas. Na fase inicial de aplicação da tecnologia, o alto-forno pode ser usado como regulador do fornecimento de oxigênio, onde a taxa de enriquecimento de oxigênio é maior com fluxo de oxigênio relativamente grande e menor caso contrário. À medida que a importância da tecnologia de enriquecimento de oxigênio em altos-fornos no processo de produção de ferro se tornou clara para as siderúrgicas, a taxa estável de enriquecimento de oxigênio em altos-fornos tornou-se um fator importante para a produção de ferro de baixo custo e eficiente. Devido a muitos processos de fornecimento de oxigênio em empresas siderúrgicas, a taxa de redução de carga flutua a cada semana ou até mesmo a cada dia. Considerando a fraca regulação da taxa de redução de carga do processo criogênico e o longo tempo de inicialização e desligamento, o excesso de oxigênio precisa ser liquefeito e armazenado para uso ou venda posterior quando o fluxo de consumo de oxigênio é baixo, e às vezes até ocorre ventilação. Devido aos requisitos de baixa pressão e pureza de oxigênio relativamente mais baixa para enriquecimento de oxigênio em altos-fornos, muitas empresas siderúrgicas podem construir unidades de oxigênio VPSA diretamente perto do alto-forno. Enquanto isso, como regulador, quando o volume de oxigênio da separação de ar criogênico é excedente ou insuficiente, as unidades de oxigênio VPSA podem iniciar e desligar a qualquer momento para aumentar ou diminuir o oxigênio para o alto-forno. Atualmente, após adotar a tecnologia de oxigênio VPSA para fornecimento de oxigênio, muitos fabricantes de ferro e aço reduziram substancialmente seu custo de oxigênio. A adoção da unidade de oxigênio VPSA como fonte de oxigênio enriquecido no alto-forno já é um entendimento comum na maioria das empresas siderúrgicas.

2. Fabricação de Aço em Forno Elétrico a Arco (EAF)

No passado, a maioria das empresas siderúrgicas chinesas acreditava que a fabricação de aço em forno elétrico precisava usar oxigênio puro gerado por unidades de separação de ar criogênico, enquanto no Japão cerca de 60%-70% das siderúrgicas usam oxigênio a 93% do sistema VPSA-O2 para fabricação de aço. Teoricamente, a fabricação de aço EAF depende principalmente da fusão por arco elétrico e o oxigênio desempenha apenas um papel auxiliar, portanto, o oxigênio a 93% da produção de oxigênio VPSA pode ser totalmente aplicado à fabricação de aço em forno elétrico. Até agora, empresas chinesas como Luzhou Yixin Iron & Steel Co., Ltd., Zunyi Changling Special Steel Co., Ltd. e Chizhou Guihang Metal Products Co., Ltd. já começaram a adotar a planta de oxigênio VPSA para fornecer oxigênio para a fabricação de aço EAF. De acordo com o feedback dos usuários, a utilização do sistema de oxigênio VPSA não tem impacto negativo na qualidade dos produtos de aço e pode reduzir significativamente o custo de produção de aço.

3. Metalurgia Não Ferrosa

Nos últimos 10 anos, a tecnologia de geração de oxigênio VPSA tem sido altamente reconhecida na fundição de cobre, chumbo e zinco. A maioria dos processos de fundição de metais não ferrosos geralmente requer oxigênio de 24% a 90% com grandes flutuações na taxa de redução de carga, e o N2 dificilmente é necessário para empresas de fundição de metais não ferrosos, o que torna a tecnologia de produção de oxigênio VPSA adequada para fundição de metais não ferrosos com as características de operação mais simples e menor consumo de energia. Atualmente, a maioria das fundições não ferrosas chinesas, como Tongling Nonferrous Metals Group Co., Ltd., Zijin Mining Group Co., Ltd. e Yunnan Copper Co., Ltd., escolheram plantas de oxigênio VPSA como fonte de enriquecimento de oxigênio. Com o aumento da produção de cobre e a melhoria do processo de fundição de cobre, a Baotou Huading Copper Development Co., Ltd. construiu 4 unidades de oxigênio VPSA sucessivamente, e a capacidade total atingiu mais de 25.000 Nm³/h. Além disso, a Chuxiong Smelting Works em Yunnan construiu 3 unidades de geração de oxigênio VPSA com o aumento da produção de cobre, e seu volume total de consumo de oxigênio atingiu 30.000 Nm³/h.

4. Química

Atualmente, algumas pequenas e médias fábricas de fertilizantes nitrogenados na China usam processo contínuo de geração de oxigênio enriquecido para melhorar a produção de gás intermitente original, principalmente por meio da tecnologia VPSA. Além disso, a tecnologia de gaseificação contínua rica em oxigênio é altamente aplicável ao carvão, aumentando a capacidade da unidade de produção de gás. Além disso, a maioria das empresas de papel, tanto nacionais quanto internacionais, escolhem a tecnologia VPSA para gerar oxigênio. A tecnologia de geração de oxigênio VPSA também é amplamente utilizada em outras áreas, como combustão enriquecida com oxigênio para vidro float na indústria de fibra de vidro, fornos de cimento e incineração de resíduos, tratamento de aeração enriquecida com oxigênio de águas residuais e ozônio.

Visão do Desenvolvimento da Tecnologia de Geração de Oxigênio VPSA & PSA

Como uma nova tecnologia de geração de oxigênio que vem se desenvolvendo rapidamente nos últimos 20 anos, a tecnologia de geração de oxigênio VPSA tem sido gradualmente reconhecida por muitos usuários à medida que continuou a avançar tecnologicamente e expandiu seus campos de aplicação. Para reduzir o consumo de energia, desenvolver novos materiais de adsorção e tentar coordenar com o processo de membrana ou criogênico para expandir mais áreas de aplicação por complementação mútua é uma importante direção de pesquisa e desenvolvimento para a tecnologia de geração de oxigênio VPSA no futuro. Por exemplo, a combinação de VPSA e tecnologia de oxigênio de membrana pode produzir oxigênio >99%, o que é uma alternativa às unidades de separação de ar criogênico em áreas remotas ou sob algumas condições que exigem equipamentos móveis. Empresas chinesas que atuam na produção de oxigênio VPSA, como a PKU Pioneer, têm dado grande importância à P&D, esforçando-se para liderar no futuro, aumentando o investimento. À medida que a tecnologia de produção VPSA-O2 é cada vez mais aprimorada, ela possuirá uma perspectiva de aplicação mais extensa com várias vantagens e enorme potencial.