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O princípio básico da Adsorção por Variação de Pressão (PSA) é usar a diferença nas características de adsorção dos componentes do gás em materiais sólidos e a mudança na capacidade de adsorção com as variações de pressão, para realizar a separação ou purificação do gás através de um processo periódico de alternância de pressão.
Atualmente, a tecnologia de adsorção por variação de pressão é amplamente utilizada na separação do ar para produzir O2 e N2, na separação e purificação de outros gases contendo CO, H2, CO2, etc. (como gases de fornos e exaustões industriais), em gases de craqueamento de petróleo como etileno, etano e na concentração de gás em CH4. Os limites de aplicação estão gradualmente se expandindo com o progresso tecnológico neste campo.
Na década de 1970, a Union Carbide Corporation industrializou a tecnologia de geração de oxigênio por adsorção por variação de pressão (PSA) pela primeira vez usando o processo de dessorção à pressão normal (PSA). O adsorvente era o adsorvente CaA com baixa capacidade de adsorção de nitrogênio e alto consumo de energia para oxigênio.
Na década de 1990, a tecnologia de produção de oxigênio por adsorção por variação de pressão a vácuo (VPSA) usando adsorvente LiX tornou-se o processo principal internacional, sendo mais adequada para as necessidades de instalações de grande escala. A pesquisa sobre produção de oxigênio por adsorção por variação de pressão na China foi realizada quase simultaneamente com os concorrentes internacionais. No entanto, limitada pela baixa produtividade doméstica de adsorventes eficientes e pela pesquisa técnica atrasada em vasos de adsorção e processos gerais, o desenvolvimento da tecnologia PSA de oxigênio doméstica foi lento. Enquanto isso, a escala das plantas VPSA ficou estagnada em gargalos e a geração de oxigênio foi acompanhada por problemas como alto consumo de energia, substituição frequente de adsorventes, etc., levando a um impacto crítico na produção. Durante este período, as grandes plantas VPSA de oxigênio domésticas eram quase todas importadas e uma grande quantidade de divisas era usada devido ao alto preço.
No final dos anos 1990, o centro de separação e purificação de gases liderado pelo Professor Xie Youchang da Universidade de Pequim foi pioneiro na criação de um adsorvente de oxigênio LiX de alta eficiência com alta seletividade nitrogênio/oxigênio e capacidade de adsorção de nitrogênio. Após a produção em massa estável do adsorvente de oxigênio LiX, a China iniciou o projeto integrado de processos e a fabricação de conjuntos completos de plantas industriais de geração de oxigênio PSA pela primeira vez. A partir de então, as plantas de geração de oxigênio PSA produzidas na China e usando adsorvente de oxigênio LiX eficiente foram amplamente aplicadas.
Recentemente, com a gradual padronização, maturidade e crescimento do mercado de gases, os fabricantes nacionais de primeira linha de adsorção por variação de pressão foram além da venda de plantas e se concentraram mais em entrar no mercado de serviços profissionais de produção e fornecimento de gases no local, de acordo com seu conceito de serviço especializado. A planta de geração de oxigênio alcançou operação não tripulada inteligente, marcando um novo período de desenvolvimento para a geração de oxigênio por adsorção por variação de pressão doméstica.
Os adsorventes produtores de oxigênio dependem principalmente de sua adsorção seletiva ao nitrogênio e da função de penetração do oxigênio. Eles são divididos principalmente em base de cálcio CaA e CaX, e base de lítio LiX. Os adsorventes CaA e CaX são baseados em peneiras moleculares tradicionais usadas na década de 1980, portanto o custo é menor, mas o consumo de energia para produzir oxigênio é maior, portanto, a carga total é várias vezes a quantidade de LiX. Julgando tanto pela área do gráfico da torre de absorção quanto pelo custo operacional de longo prazo, os adsorventes CaA e CaX têm desvantagens evidentes, portanto, atualmente são usados apenas em operações de adsorção por variação de pressão (PSA) de pequena escala com dessorção atmosférica.
A peneira molecular LiLSX (LiLSX) para produção de oxigênio com alta taxa de troca iônica de lítio é a melhor entre os adsorventes LiX. Sua "capacidade de adsorção de nitrogênio" e "seletividade nitrogênio e oxigênio" são muito superiores aos adsorventes de produção de oxigênio CaA e CaX. Quanto maior o rendimento de oxigênio do adsorvente LiX, menor será sua carga e, finalmente, a carga operacional dos equipamentos de energia de suporte também diminuirá correspondentemente. Como resultado, o investimento direto e o consumo de energia operacional podem ser reduzidos e os indicadores econômicos da planta de oxigênio podem ser aumentados. O primeiro adsorvente de oxigênio à base de lítio de alta eficiência PU-8 com produção em massa estável industrializada na China mais cedo ganhou o primeiro prêmio do Prêmio Nacional de Progresso em Ciência e Tecnologia do Ministério da Educação.
VPSA (adsorção por variação de pressão a vácuo) é a separação do oxigênio do ar por descompressão a vácuo para dessorção.
A geração de oxigênio por adsorção por variação de pressão usa o ar como gás de alimentação, que é forçado por um soprador a passar sob pressão através do leito adsorvente. O nitrogênio, dióxido de carbono e água no ar são adsorvidos pelo adsorvente, e os componentes restantes passam através do absorvente para obter oxigênio mais rico. E então, à medida que a pressão é reduzida, o nitrogênio, dióxido de carbono e água adsorvidos no adsorvente são liberados e o adsorvente pode ser regenerado desta forma. O processo recíproco constitui o princípio básico da geração de oxigênio por adsorção por variação de pressão a vácuo.
As plantas de oxigênio por adsorção por variação de pressão a vácuo (VPSA) geralmente utilizam as etapas operacionais mostradas acima para separar e enriquecer o oxigênio. Em um 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 oxigênio passa pela saída do vaso para outro na etapa de "aumento de pressão", e a pressão sobe.
(3) Dessorção a Vácuo
Ao 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, a bomba de vácuo é usada para evacuar ainda mais a torre de adsorção, o que faz com que a pressão na torre diminua quando as impurezas são liberadas e descarregadas através da bomba de vácuo para fora.
(4) Purga
Para dessorver as impurezas da torre de adsorção de forma mais completa, ao final do estágio de "dessorção a vácuo", uma pequena quantidade de oxigênio será introduzida de outra torre de alta pressão para revitalizar o adsorvente na torre. Neste momento, a pressão parcial de oxigênio na torre aumenta enquanto a das impurezas é ainda mais reduzida, de modo que o adsorvente é regenerado mais completamente, o que é mais favorável para a 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 se mova muito rapidamente para cima, é necessário introduzir oxigênio 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.
O princípio básico da tecnologia PSA-CO é usar a seletividade de adsorção do adsorvente para adsorver CO no gás misturado e, em seguida, dessorver CO por descompressão ou vácuo para realizar a separação do CO.
Pode-se ver pela comparação com a curva de adsorção da peneira molecular 5A que o desempenho de adsorção da peneira molecular carregada com cobre é mais excelente. Por um lado, possui maior capacidade de adsorção de CO devido à adsorção complexa do Cu+ ativo ao CO. Por outro lado, quase nenhum outro gás pode ser adsorvido porque o CuCl cobre os centros ativos originais da peneira molecular na superfície, e também reduz a adsorção de CO2, que era altamente adsorvida anteriormente. Portanto, ao processar gás de alimentação com baixo teor de CO2, é possível adsorver e separar CO diretamente sem remover CO2, o que é chamado de PSA de um estágio. O desempenho superior das peneiras moleculares à base de cobre reside no fato de que seu princípio de adsorção combina métodos físicos e químicos, utilizando a grande área superficial específica do suporte da peneira molecular e a complexação entre Cu+ e CO. Dispersamos uma única camada de CuCl na superfície interna da peneira molecular e, finalmente, produzimos peneira molecular carregada com cobre de alta eficiência.
Comparada com a tecnologia de separação criogênica, a planta PSA-CO tem algumas vantagens: operação simples, curto tempo de inicialização e parada, ajuste flexível de carga e alta automação. Leva apenas dezenas de minutos para inicializar. Enquanto isso, de acordo com as necessidades a jusante, o ajuste de carga na faixa de 30% a 100% pode ser realizado por ajuste simples em curto prazo, o que pode economizar significativamente os custos durante a comissionamento e operação piloto da planta, reduzindo assim o investimento indiretamente.
A planta de adsorção por oscilação de pressão é composta por vasos de adsorção, bombas de vácuo, compressores, válvulas controladas por programa, etc. A planta é simples e fácil de operar, e funcionários comuns podem dominar a operação com treinamento simples. Os equipamentos de suporte podem ser adquiridos e fabricados domesticamente, o que garante a segurança da planta. Além disso, a instalação não é difícil e a construção pode ser concluída em pouco tempo.
Considerando as vantagens acima, a tecnologia PSA-CO é amplamente utilizada no tratamento de gases de síntese química de carvão e vários gases de exaustão complexos. É aplicada para tratar gás de leito arrastado, gás de água, gás semi-água, gás de conversão de gás natural, gás de exaustão de forno de carbeto de cálcio, gás de cauda de ácido acético e gás de exaustão de alto-forno para produção de produtos químicos e industriais a jusante, como ácido acético, butanol, TDI, etilenoglicol, etc.
Atualmente, os métodos industriais de produção de oxigênio incluem principalmente a separação criogênica de ar para produção de oxigênio, a produção de oxigênio por adsorção por pressão alternada e a produção de oxigênio por separação por membrana. A adsorção por pressão alternada é uma tecnologia avançada de separação de gases que ocupa uma posição insubstituível no campo de fornecimento de gás in situ no mundo hoje. As principais características da planta de oxigênio por adsorção por pressão alternada são as seguintes:
- processo simples, estrutura compacta e baixo investimento
- alto grau de automação - operação totalmente automática 24 horas e monitoramento remoto através de interface de comunicação
- curto tempo de inicialização e parada (geralmente pode produzir oxigênio de qualidade dentro de 0,5h)
- custo menor do que o da tecnologia de produção de oxigênio criogênico (consumo de energia unitário de 0,33-0,35 kWh/m³ para oxigênio 100% puro)
- operação em temperatura normal e baixa pressão com segurança prioritária
- ajuste flexível de carga (a planta de oxigênio por adsorção por pressão alternada pode ajustar a carga de acordo com as mudanças no volume de produção. Uma única planta pode alcançar regulação de carga de 50% a 100%)
Com base nas características acima da tecnologia de geração de oxigênio PSA, geralmente acredita-se que a tecnologia de produção de oxigênio criogênico tem certas vantagens em condições de grande escala e alta pureza de oxigênio, e a tecnologia de geração de oxigênio por adsorção por pressão alternada, com baixo custo, operação fácil, ajuste flexível de carga e outras características notáveis, é mais vantajosa em usos de oxigênio variável e de baixa pureza.
(1) Economia de Energia
O vaso de adsorção vertical é um vaso de estrutura cilíndrica radial em grade. Comparado com o vaso de adsorção axial, o leito adsorvente é mais fino e a resistência é menor, reduzindo assim a pressão do fluxo de ar e levando à correspondente diminuição da pressão de descarga e potência do equipamento rotativo. Por cálculo e prática, o consumo de energia da planta de oxigênio VPSA pode ser reduzido em 10% a 15% usando um adsorvedor radial.
(2) Vantagens Estruturais
A planta de geração de oxigênio VPSA adota um vaso de adsorção radial onde a direção do fluxo de gás é favorável para adsorção e dessorção. Devido à influência direta da velocidade do fluxo de ar na adsorção e dessorção, para as quais um fluxo de ar mais lento é mais propício. Na fase de adsorção, à medida que o gás de alimentação flui de fora para dentro, o nitrogênio é gradualmente adsorvido com redução gradual do volume do gás, e a seção transversal de fluxo do adsorvedor radial é gradualmente estreitada de fora para dentro. Essa estrutura aumenta a eficiência de utilização abrangente do adsorvente e melhora a estabilidade do leito adsorvente ao mesmo tempo. A direção do fluxo de ar é perpendicular à da gravidade, o que reduz efetivamente a lavagem do adsorvente e aumenta sua vida útil.
(3) Pequena Área de Implantação
O vaso de adsorção radial adota uma estrutura de leito adsorvente cilíndrico para aproveitar ao máximo o espaço. A área de cobertura é apenas metade da do adsorvedor axial da mesma escala.
(4) Melhor Adaptabilidade da Capacidade de Produção
O vaso de adsorção radial não tem limitações de volume de ar. À medida que a capacidade de produção de oxigênio aumenta, é necessário aumentar a quantidade de gás de alimentação e adsorvente, o que pode ser resolvido aumentando a altura do adsorvedor radial quando o diâmetro do equipamento é limitado pelo transporte ou fabricação.
Devido ao seu baixo custo, ajuste flexível de carga e inicialização e parada simples, a tecnologia de geração de oxigênio VPSA é amplamente utilizada na produção industrial. Por exemplo, na indústria siderúrgica, cujo mercado melhorou nos últimos dois anos, para aumentar a taxa de enriquecimento de oxigênio do alto-forno, reduzir a taxa de coque e melhorar a capacidade de produção do alto-forno, geralmente a planta de oxigênio VPSA é escolhida como fonte complementar de oxigênio para reduzir custos e aumentar a produção.
A planta de produção de oxigênio por adsorção por pressão alternada tem sido amplamente utilizada em metalurgia não ferrosa (cobre, zinco, chumbo, ouro, níquel, dióxido de titânio, etc.), metalurgia ferrosa (injeção de carvão enriquecido com oxigênio para fabricação de ferro em alto-forno, fabricação de aço em forno elétrico, etc.), combustão de combustível enriquecido com oxigênio (caldeiras industriais, fornos de vidro/fibra de vidro, eletrólise de alumínio), produção de gás químico (amônia sintética, metanol, etilenoglicol, etc.), saúde, tratamento de esgoto, branqueamento de celulose, produção de peróxido de hidrogênio, geração de ozônio, aquicultura, produção de negro de fumo e outros campos.
A planta de oxigênio VPSA consiste em sistema de potência, sistema de adsorção, sistema de válvulas, sistema de controle de instrumentos, sistema de controle eletrônico e sistema auxiliar público de suporte, que são descritos respectivamente a seguir:
O sistema de potência, composto por soprador Roots, bomba de vácuo Roots, motor elétrico, filtro de ar, silenciador, junta elástica e outras peças acessórias, funciona para fornecer a pressão positiva e o nível de vácuo necessários para adsorção e dessorção do adsorvente.
O sistema de adsorção é composto por enchimento, vaso de adsorção e um tanque de amortecimento e trocador de calor correspondentes.
O sistema de válvulas é composto por válvulas de regulagem especiais, válvulas de comutação e válvulas manuais. As válvulas de regulagem e comutação são todas válvulas borboleta pneumáticas controladas por CLP. Tanto a desconexão quanto a conexão entre adsorvedor e adsorvedor, e entre adsorvedor e equipamento de potência, podem ser realizadas por válvulas de comutação.
O sistema de controle de instrumentos contém o sistema de controle e instrumentos de campo. Este último é composto por transmissor, analisador de oxigênio, medidor de vazão por orifício, sensor de vibração, etc.
O sistema de controle eletrônico é composto pelo painel de entrada, painel de PT, painel de saída, painel de partida suave, fonte de alimentação ininterrupta, etc.
O sistema auxiliar público, geralmente fornecido pelos usuários, oferece a água de circulação necessária, água desmineralizada, eletricidade e gás de instrumento para a planta VPSA.
Existem duas maneiras de fornecer oxigênio enriquecido VPSA ao alto-forno:
A primeira abordagem é o enriquecimento de oxigênio após o soprador, ou seja, o oxigênio de baixa pressão na saída da planta VPSA é pressurizado por um compressor de oxigênio para 6 Bar (manométrica), então misturado com o ar ambiente no tubo de ar frio na saída do soprador do alto-forno para alcançar o oxigênio enriquecido.
A segunda é a injeção de oxigênio antes do soprador. O oxigênio é alimentado diretamente no soprador do alto-forno e, em seguida, no alto-forno, utilizando a diferença de pressão entre a saída da planta VPSA e a entrada do soprador. Para misturar completamente o oxigênio e o ar, é necessário um distribuidor de oxigênio na frente da entrada do soprador.
As vantagens da injeção de oxigênio antes do soprador são:
1. Economia de Energia
A injeção de oxigênio antes do soprador economiza a energia necessária para a compressão do oxigênio. Embora ainda seja uma questão controversa se a injeção de oxigênio antes do soprador compartilha a capacidade do soprador, a economia de energia da tecnologia é afirmativa, mesmo que o valor economizado apresente pequenas diferenças para cada empresa.
2. Economia de Investimento
O compressor de oxigênio é dispensado na injeção de oxigênio antes do soprador, o que reduz o investimento único. Ao mesmo tempo, o oxigênio de baixa pressão como meio de transporte reduz o custo de fabricação e construção ao implementar os padrões de baixa pressão.
3. Garantia de Segurança
Não há necessidade de instalar equipamentos de descompressão e à prova de explosão. Assim, a segurança do sistema é reforçada.
A planta de geração de oxigênio VPSA é caracterizada por seu curto ciclo de operação (geralmente apenas dezenas de segundos), portanto, a pressão de exaustão do soprador mudará rapidamente com grandes faixas de flutuação durante a operação. Com base no princípio da adsorção por pressão de vácuo, o soprador é necessário para satisfazer a estabilidade do volume de gás sob essa circunstância, que é a condição essencial para estabilizar a taxa de fluxo de gás no vaso de adsorção e garantir a vida útil do adsorvente e o desempenho da planta de produção de oxigênio VPSA.
O soprador Roots é um soprador rotativo volumétrico que mantém os dois rotores engrenados pelas engrenagens sincronizadoras na extremidade do eixo. A superfície côncava do rotor e a parede interna do cilindro constituem um volume de trabalho. O gás é aspirado da porta de sucção durante a rotação do rotor, quando se move perto e se conecta com a porta de exaustão, a pressão no volume de trabalho aumenta subitamente e o gás é entregue ao canal de exaustão devido ao retorno do gás de pressão mais alta. Os dois rotores não se tocam, e as lacunas entre eles são rigorosamente controladas para obter encapsulamento, de modo que o gás descarregado esteja livre de óleo lubrificante.
A característica mais proeminente é que, quando a pressão é ajustada dentro da faixa permitida, a taxa de fluxo muda pouco. A seletividade de pressão é flexível, portanto, pode transmitir gases compulsoriamente. Tem as vantagens de estrutura simples, fácil manutenção e longa vida útil.
Além disso, é adequado para entrega e pressurização de gás em condições de baixa pressão e também pode ser usado como bomba de vácuo. Portanto, o soprador Roots é adequado para a planta de produção de oxigênio VPSA, o que é um consenso comum no desenvolvimento da tecnologia de geração de oxigênio VPSA ao longo dos anos.
Os fornecedores de plantas de oxigênio VPSA geralmente fornecem materiais gerais, incluindo instruções de uso, manuais de manutenção e manuais de solução de problemas. A estrutura da planta VPSA é simples - o equipamento rotativo consiste apenas em um soprador e uma bomba de vácuo, que são equipamentos de serviço geral com manutenção simples. Portanto, a manutenção da planta de oxigênio VPSA geralmente é composta por duas partes: inspeção (incluindo tratamento de falhas) e substituição de peças vulneráveis.
De acordo com as informações online, a planta de oxigênio VPSA tem a vantagem de manutenção simples e fácil. Ao mesmo tempo, todas as peças são controladas por CLP com alta automação. Em teoria, a operação não tripulada pode ser alcançada.
A manutenção da planta de oxigênio VPSA é relativamente simples, e é fácil lidar com as falhas. No entanto, ainda é recomendável substituir as peças de desgaste, como os selos das válvulas, pontualmente, de acordo com os requisitos. Com base na investigação da associação, quase todas as empresas de produção de gás in loco, nacionais e estrangeiras, exigem manutenção regular na planta VPSA e substituição regular do anel de vedação, esteja ele desgastado ou não.
As estatísticas mostraram que a manutenção regular é benéfica para reduzir o custo operacional de longo prazo e prolongar a vida útil da planta de oxigênio VPSA.
O ciclo de operação do processo de produção de oxigênio VPSA é muito curto, geralmente inferior a 1 minuto. Em um ciclo, cada vaso de adsorção precisa passar pelas etapas de adsorção, redução de pressão, dessorção, purga, aumento de pressão, etc.
As válvulas principais ligam e desligam uma vez em cada ciclo, o que é bastante frequente, portanto, é necessário que elas sejam ligadas e desligadas bastante rapidamente para melhorar a eficiência do trabalho e a utilização efetiva da planta de oxigênio.
Portanto, as válvulas usadas na planta de oxigênio VPSA devem apresentar as seguintes características:
- alta velocidade de comutação
- bom desempenho de vedação
- longa vida útil sob condições de comutação frequente e rápida
- operação livre de óleo
Atualmente, as plantas VPSA domésticas geralmente adotam válvulas borboleta pneumáticas duplamente excêntricas especiais, cujos atuadores e componentes pneumáticos são fabricados por marcas famosas como Metso e SMC para melhorar a confiabilidade das válvulas. A válvula tem as seguintes características:
- Ampla Faixa de Calibre: faixa de diâmetro DN100 a DN900
- Alta Velocidade de Comutação: 0,3 a 0,8 segundo/vez
- Estrutura de Vedação: estrutura de vedação em forma de lábio com vedação bidirecional de vazamento zero e autorreparação após desgaste
- Materiais de Vedação: material PTFE reforçado com alta resistência ao desgaste
- Acionamento de Potência: acionado por gás de instrumento de baixa pressão, limpo e livre de óleo, que é relativamente fácil de obter.
- Manutenção: A válvula é de tamanho pequeno, peso leve, fácil de manter. O custo de manutenção é menor do que o de outros tipos de válvulas.
A planta VPSA é um conjunto completo de sistemas. Na premissa de que o projeto do processo seja razoável, o equipamento de suporte seja selecionado adequadamente e a operação seja suave, o consumo de energia de toda a unidade será garantido como o mais baixo. Especificamente, os fatores relacionados são os seguintes:
1. Se o adsorvente é eficiente.
O adsorvente mais eficiente atualmente no mercado é o adsorvente à base de lítio PU-8, cuja produção de oxigênio por tonelada é a mais alta da indústria. A carga é menor para a mesma produção de oxigênio, de modo que a resistência para o gás passar pelo leito adsorvente será menor, alcançando finalmente um nível mais baixo de consumo de energia.
2. Se o processo é razoável.
O adsorvente é a parte central de uma planta e o desempenho máximo do adsorvente pode ser garantido com um projeto de processo razoável, que inclui configurações de temperatura de adsorção, pressão e ciclo, pressão de dessorção e outros indicadores.
3. Se o equipamento de potência corresponde a toda a planta VPSA.
A energia principal de toda a planta é consumida pelos equipamentos de potência. Se o equipamento de potência for muito pequeno, a produção de oxigênio não atenderá às especificações de projeto e, se for muito grande, o consumo de energia por unidade será maior. Além disso, a operação suave dos equipamentos de suporte também é importante. Se houver vazamento na válvula, a transmissão do sinal do instrumento não for estável, etc., a operação de todo o sistema será afetada.
Em resumo, o consumo de energia da planta de produção de oxigênio VPSA depende da operação cooperativa dos vários componentes do sistema.
A confiabilidade da planta de produção de oxigênio VPSA é refletida principalmente por fatores como a taxa de falhas dos componentes de correspondência, a racionalidade do design do processo e a manutenção durante o uso a jusante.
Em primeiro lugar, adsorvente de alta eficiência e durável e design de processo razoável. O núcleo da tecnologia VPSA é a eficiência de adsorção e o desempenho do adsorvente. Um adsorvente superior terá um alto coeficiente de separação, facilitando a separação eficaz dos gases. Ao mesmo tempo, uma durabilidade de trabalho excepcional também é indispensável. Geralmente, uma vida útil de mais de 10 anos pode ser considerada longa. Além disso, o design razoável do processo e a planta completa estão intimamente ligados à correspondência com a aplicação de oxigênio a jusante. O design de processo interno razoável do sistema garantirá baixo consumo de energia e operação estável. A correspondência do sistema com o equipamento a jusante também afetará seu tempo de operação e desempenho.
Em segundo lugar, se os componentes de suporte, como válvulas programadas e equipamentos de potência, são produzidos por fabricantes confiáveis. Se os equipamentos rotativos ou válvulas forem produzidos por fabricantes de baixo desempenho para reduzir o custo, serão causados mau funcionamento frequente e a estabilidade de toda a planta será afetada.
Finalmente, uma rica experiência em engenharia pode garantir boas condições de operação e altas taxas de operação em diferentes indústrias, condições atmosféricas e climáticas.
Em resumo, a confiabilidade da planta de produção de oxigênio VPSA requer uma série de fatores, como componentes de suporte excelentes, processos razoáveis e rica experiência em engenharia.
1. Injeção de carvão rico em oxigênio em alto-forno. Existem duas maneiras convencionais para a fundição de ferro e aço. A primeira é usar o minério de ferro no alto-forno para fundir o ferro do composto na natureza em ferro de valência zero, que é o ferro-gusa que costumamos dizer. O ferro-gusa é então refinado através de um conversor para se tornar vários aços-liga ou aços inoxidáveis que vemos frequentemente em nossas vidas diárias. No estágio de fundição do ferro-gusa através do alto-forno, geralmente adotamos a tecnologia de adsorção por oscilação de pressão para fornecer oxigênio enriquecido, adicionando oxigênio ao alto-forno para otimizar as condições de fundição e reduzir o custo. Finalmente, obtemos o ferro-gusa de alta qualidade.
2. A fundição em forno elétrico é a segunda maneira. O ferro-velho que usamos em nossas vidas é separado e alimentado no forno elétrico após ser recuperado pela estação de reciclagem. No forno elétrico, usamos oxigênio enriquecido de alta pureza para fundição em alta temperatura para obter aço acabado.
3. Além disso, a tecnologia de adsorção por oscilação de pressão também é aplicada no tratamento de gás de escape de fornos de fundição, como os altos-fornos e conversores mencionados acima, que é principalmente para adsorver o CO útil pela tecnologia de adsorção por oscilação de pressão, e depois purificá-lo e refiná-lo para a reação de síntese em campos químicos e outros.
A tecnologia de adsorção por oscilação de pressão é aplicada principalmente na química C1 na indústria química. Alguém sabe de onde vêm objetos como garrafas de bebidas do dia a dia, sofás, camisetas de secagem rápida? Todos eles foram produzidos por craqueamento de petróleo e depois através de outros procedimentos de síntese passo a passo. Como sabemos, a China é rica em carvão e pobre em petróleo. Nos últimos 20 anos, a "indústria química do carvão" que vem se desenvolvendo é usar carvão em vez de petróleo para produzir nossos bens de consumo diário.
Então, como a indústria química do carvão transforma carvão nas roupas que vestimos, nos assentos em que nos sentamos e nos copos de água que usamos? O princípio é: o carvão é gaseificado através de um forno de gaseificação onde os gases mais úteis, como CO e H2, são separados pela tecnologia de adsorção por oscilação de pressão e depois colocados em uso na síntese química, que eventualmente produzirá esses bens de consumo diário. Neste processo, a tecnologia de adsorção por oscilação de pressão deve ser adotada para resolver algumas dificuldades técnicas. Por exemplo, para alcançar a separação eficiente de CO de N2 ou CH4, a tecnologia de adsorção por oscilação de pressão usando adsorvente à base de cobre está na lista obrigatória. A China tem direitos de propriedade independentes para a tecnologia e manteve-se à frente do nível internacional.
A tecnologia de adsorção por oscilação de pressão é aplicada principalmente à reciclagem de gás de escape industrial rico em CO. As pessoas podem não saber que a China é a maior fabricante mundial de aço, carboneto de cálcio e fósforo amarelo, o que representa mais da metade da produção mundial. Uma grande quantidade de escape industrial será liberada ao fabricar esses produtos industriais fundamentais. No passado, esses gases de escape industriais eram descarregados diretamente no ar ou após combustão. Com o aumento da carga e dos gases emitidos, uma deterioração gradual do ambiente atmosférico tomará forma, como névoa e gases ácidos que podem até afetar o crescimento das culturas.
Os escapes como o CO mencionado acima são gases residuais na indústria. A maioria das empresas os trata geralmente por combustão, o que, no entanto, não só causa uma grande quantidade de dióxido de carbono a ser descarregada na atmosfera formando o efeito estufa, mas também é uma utilização ineficiente de energia. Se esses gases de escape forem purificados pela tecnologia de adsorção por oscilação de pressão até que a pureza do CO seja aumentada para 99% ou mais, com alto valor de utilização, eles podem ser subsequentemente aplicados na síntese química. Após uma série de reações químicas, eles finalmente se tornam as garrafas plásticas, camisetas de secagem rápida e outros produtos em nossas vidas diárias. É bom tanto para a conservação de energia quanto para a redução de emissões, promovendo assim a proteção ambiental.