Comparação entre Planta de Oxigênio VPSA e Gerador de Oxigênio PSA

Equipamentos de geração de oxigênio VPSA e PSA são adotados principalmente para produção industrial de oxigênio.

Tecnologia de Absorção por Oscilação de Pressão (PSA) a tecnologia de geração de oxigênio é um novo processo de separação de gases que utiliza peneiras moleculares como adsorvente para separar misturas gasosas com base na diferença nas propriedades de adsorção das peneiras moleculares para várias moléculas de gás. Com o ar como matéria-prima, utiliza um adsorvente sólido de alta performance e alta seletividade para separar o N2 e o O2 no ar. As peneiras moleculares de zeólita adsorvem preferencialmente o N2, permitindo que o oxigênio seja enriquecido na fase gasosa. Após um tempo definido, a adsorção de N2 pela peneira molecular atinge a carga de equilíbrio. Devido ao fato de que a quantidade de gás adsorvido varia em diferentes pressões, realiza-se a despressurização para fazer com que o N2 adsorvido deixe a peneira molecular de zeólita, processo chamado de regeneração. O método PSA geralmente utiliza 2 torres em paralelo, que alternadamente realizam adsorção sob pressurização e regeneração sob despressurização para gerar oxigênio continuamente.

(Adsorção por Oscilação de Pressão a Vácuo) O equipamento de geração de oxigênio VPSA utiliza o leito misto formado por peneira molecular especial VPSA e dessecante para adsorver seletivamente impurezas como N2, CO2 ou vapor de água no ar, de modo que o oxigênio seja enriquecido na saída do leito. O leito de peneira molecular com carga de equilíbrio é dessorvido sob condições de vácuo para produzir 90-95% de oxigênio em circulação.

I. O equipamento de oxigênio VPSA consiste principalmente em soprador, bomba de vácuo, cooler, sistema de adsorção, tanque pulmão de oxigênio e sistema de controle.

1、Soprador e Bomba de Vácuo

O soprador fornece ar para todo o sistema de oxigênio. O soprador, cuja pressão de exaustão atende às condições de projeto, é selecionado de acordo com as condições de projeto da unidade de oxigênio VPSA, combinado com as condições operacionais do usuário. A bomba de vácuo garante a dessorção normal de todo o sistema gerador de oxigênio no estado de vácuo ideal, para que a planta de oxigênio possa absorver nitrogênio continuamente enquanto gera oxigênio.

2、Cooler

O ar comprimido em alta temperatura e alta pressão após pressurização no soprador passa pelo cooler de água para reduzir a temperatura ao nível operacional necessário, e então é enviado à torre de adsorção para adsorção.

3、Sistema de Adsorção

O sistema de adsorção consiste em 2 vasos de adsorção equipados com peneira molecular de zeólita, tubulações e válvulas, etc. O ar comprimido em baixa temperatura e alta pressão entra pela parte inferior da torre A. Ao fluir através do leito adsorvente, impurezas como CO, vapor de água e N2 no ar são adsorvidas, enquanto o oxigênio é coletado através do leito de adsorção no topo do adsorvedor como gás produto. Ao mesmo tempo, a torre B está em regeneração. Quando a adsorção da torre A quase atinge o equilíbrio, o ar em baixa temperatura e alta pressão entra na torre B para adsorção pelo sistema de controle. As torres A e B operam alternadamente para alcançar produção contínua de oxigênio.

4、Tanque Pulmão de Oxigênio

Para armazenar o gás produto (oxigênio) e estabilizar a pressão de todo o conjunto de equipamentos.

5、Sistema de Controle

O engenheiro insere o programa de controle de válvulas pré-escrito no controlador PLC, que regula a abertura e fechamento de cada válvula pneumática através da válvula solenoide para permitir que o sistema de adsorção adsorva e regenere dentro do tempo estipulado.

II. O gerador de oxigênio PSA consiste principalmente em compressor, secador de ar de refrigeração, desengraxador, sistema de adsorção, tanque pulmão de oxigênio e sistema de controle.

1、Compressor

O compressor fornece o ar bruto para todo o sistema. O compressor que atende às condições de projeto é selecionado para fornecer ar de acordo com a capacidade de gás oxigênio do gerador de oxigênio PSA.

2、 Secador de Ar Refrigerado

Após o compressor pressurizar o ar, o ar comprimido em alta temperatura e alta pressão entra no secador refrigerado para resfriamento, secagem e remoção de impurezas, resultando em ar comprimido em baixa temperatura e alta pressão.

3、Desengraxante

O desengraxante remove a névoa de gordura do ar comprimido em baixa temperatura e alta pressão para evitar que afete a vida útil da peneira molecular de zeólita.

4、Sistema de Adsorção

O sistema de adsorção consiste em 2 vasos de adsorção equipados com peneira molecular de zeólita, tubulações e válvulas, etc. O ar comprimido em baixa temperatura e alta pressão entra pela parte inferior da torre A. Ao fluir através do leito adsorvente, impurezas como CO, vapor de água e N2 no ar são adsorvidas, enquanto o oxigênio é coletado através do leito de adsorção no topo do adsorvedor como gás produto. Ao mesmo tempo, a torre B está em regeneração. Quando a adsorção da torre A quase atinge o equilíbrio, o ar em baixa temperatura e alta pressão entra na torre B para adsorção pelo sistema de controle. As torres A e B operam alternadamente para alcançar produção contínua de oxigênio.

5、Tanque de Amortecimento de Oxigênio

Para armazenar o gás produto (oxigênio) e estabilizar a pressão de todo o conjunto de equipamentos.

6、Sistema de Controle

O engenheiro insere o programa de controle de válvulas pré-escrito no controlador PLC, que regula a abertura e fechamento de cada válvula pneumática através da válvula solenoide para permitir que o sistema de adsorção adsorva e regenere dentro do tempo estipulado.

III. Diferença entre a unidade de oxigênio VPSA e o gerador de oxigênio PSA

1、As plantas de oxigênio VPSA usam sopradores para captar e pressurizar o ar, enquanto os sistemas de oxigênio PSA adotam compressores para o fornecimento de ar.

2、Os geradores de O2 PSA usam zeólita de sódio cujo componente principal é a peneira molecular de sódio, e as plantas de O2 VPSA são preenchidas com peneira molecular de lítio.

3、A pressão de adsorção do gerador de O2 PSA é geralmente de 0,6~0,8 Mpa, enquanto a da unidade de O2 VPSA é de 0,05 Mpa.

4、O fluxo de oxigênio de um único gerador PSA atinge 200~300 Nm³/h, mas um conjunto de equipamento VPSA pode alcançar 7.500~10.000 Nm³/h.

5、Comparado ao processo PSA, a planta de oxigênio VPSA tem menor consumo de energia (0,29～0,32 kWh/m³), tornando-a mais eficiente em termos energéticos e ecológica.