Introdução ao Processo de Produção de Oxigênio por Adsorção por Variação de Pressão a Vácuo

As unidades de produção de oxigénio por adsorção por variação de pressão a vácuo (VPSA) geralmente utilizam as etapas operacionais mostradas acima para separar e enriquecer o oxigénio. Num ciclo, cada vaso de adsorção precisa passar por cinco etapas: "adsorção", "redução de pressão", "dessorção a vácuo", "purga" e "aumento de pressão".

(1) Adsorção

Após as impurezas mecânicas do ar serem removidas pelo filtro, ele entra na torre de adsorção através do soprador Roots. H2O, CO2 e N2 no ar permanecem no leito adsorvente. Como o O2 é pouco absorvido no adsorvente, o O2 que sai do vaso será mais rico do que a mistura de entrada, sendo descarregado pela saída da torre. Uma parte do oxigênio produzido nesta etapa é enviada ao tanque tampão, e a parte restante é reservada para a próxima etapa, para regenerar e aumentar a pressão na torre de adsorção.

(2) Redução de Pressão

Na etapa de "redução de pressão", o gás rico em oxigénio passa pela saída do vaso para outro na etapa de "aumento de pressão", e a pressão aumenta.

(3) Dessorção a Vácuo

No final da etapa de "redução de pressão", para dessorver as impurezas o máximo possível, a torre deve ser evacuada e despressurizada. A maior diferença entre VPSA e PSA reside nesta etapa, ou seja, o uso da bomba de vácuo para evacuar ainda mais a torre de adsorção, o que faz com que a pressão na torre diminua à medida que as impurezas são libertadas e descarregadas para o exterior através da bomba de vácuo.

(4) Purga

Para dessorver as impurezas da torre de adsorção de forma mais completa, no final da fase de "dessorção a vácuo", uma pequena quantidade de oxigénio será introduzida a partir de outra torre de alta pressão para revitalizar o adsorvente na torre, momento em que a pressão parcial de oxigénio na torre aumenta enquanto a das impurezas diminui ainda mais, permitindo que o adsorvente seja regenerado de forma mais completa, o que é mais favorável à adsorção no próximo ciclo.

(5) Aumento de Pressão

Após a "dessorção a vácuo" e a "purga", o adsorvente no vaso de adsorção é regenerado. Neste momento, a pressão no vaso é reduzida. Para recuperar rapidamente a pressão para adsorção e garantir que a frente de adsorção não suba demasiado rápido, é necessário introduzir oxigénio enriquecido do outro vaso de adsorção na etapa de "redução de pressão" para aumentar a pressão. A pressão do vaso atinge os requisitos e está pronta para o próximo ciclo de adsorção quando a etapa de "aumento de pressão" é concluída.

A comutação das etapas acima é feita principalmente pelo sistema de controle e válvulas borboleta de comutação. De acordo com a ordem sequencial de cada etapa, o sistema de controle comuta as válvulas borboleta para controlar a duração dos processos de "adsorção", "redução de pressão", "dessorção", "purga" ou "aumento de pressão" no vaso de adsorção, alcançando a separação do oxigênio do nitrogênio e, finalmente, obtendo o oxigênio necessário.