Сравнение установки генерации кислорода VPSA и генератора кислорода PSA

Оборудование для получения кислорода VPSA и PSA в основном используется для промышленного производства кислорода.

Технология получения кислорода методом короткоцикловой адсорбции (PSA) представляет собой новый процесс разделения газов, в котором в качестве адсорбента используются молекулярные сита для разделения газовых смесей на основе различия в адсорбционных свойствах молекулярных сит по отношению к различным молекулам газа. Используя воздух в качестве сырья, применяется высокоэффективный, высокоселективный твердый адсорбент для разделения N2 и O2 в воздухе. Цеолитовые молекулярные сита преимущественно адсорбируют N2, что позволяет обогащать кислород в газовой фазе. По истечении определенного времени адсорбция N2 молекулярным ситом достигает равновесной загрузки. Поскольку количество адсорбированного газа изменяется при разных давлениях, производится сброс давления, чтобы адсорбированный N2 покинул цеолитовые молекулярные сита — этот процесс называется регенерацией. Метод PSA обычно использует две параллельные колонны, которые попеременно осуществляют адсорбцию под давлением и регенерацию при сбросе давления для непрерывного получения кислорода.

(Вакуумная короткоцикловая адсорбция) Оборудование для генерации кислорода VPSA использует смешанный слой, образованный специальным молекулярным ситом VPSA и осушителем, для селективной адсорбции примесей, таких как N2, CO2 или водяной пар в воздухе, благодаря чему кислород обогащается на выходе из слоя. Слой молекулярного сита с равновесной загрузкой десорбируется в вакуумных условиях, что позволяет циркуляционно производить кислород с концентрацией 90-95%.

I. Оборудование VPSA-кислорода в основном состоит из воздуходувки, вакуумного насоса, охладителя, адсорбционной системы, буферного резервуара кислорода и системы управления.

1、Воздуходувка и вакуумный насос

Воздуходувка подает воздух для всей кислородной системы. Воздуходувка, давление нагнетания которой соответствует проектным условиям, выбирается в соответствии с проектными условиями установки VPSA-кислорода с учетом рабочих условий пользователя. Вакуумный насос обеспечивает нормальную десорбцию всей кислородогенерирующей системы в идеальном вакуумном состоянии, что позволяет установке непрерывно поглощать азот при производстве кислорода.

2、Охладитель

Сжатый воздух с высокой температурой и высоким давлением после сжатия в воздуходувке проходит через водяной охладитель для снижения температуры до требуемого рабочего уровня, а затем подается в адсорбционную колонну для адсорбции.

3、Адсорбционная система

Адсорбционная система состоит из двух адсорбционных сосудов, оснащенных цеолитовыми молекулярными ситами, трубопроводов и клапанов и т. д. Сжатый воздух с низкой температурой и высоким давлением поступает снизу колонны A. При прохождении через слой адсорбента примеси, такие как CO, водяной пар и N2 в воздухе, адсорбируются, в то время как кислород собирается через адсорбционный слой в верхней части адсорбера в качестве продукционного газа. В то же время колонна B находится в стадии регенерации. Когда адсорбция колонны A почти достигает равновесия, воздух с низкой температурой и высоким давлением поступает в колонну B для адсорбции через систему управления. Таким образом, колонны A и B работают попеременно, обеспечивая непрерывное производство кислорода.

4、Буферный резервуар кислорода

Для хранения продукционного газа (кислорода) и стабилизации давления всей установки.

5、Система управления

Инженер вводит предварительно написанную программу управления клапанами в контроллер ПЛК, который регулирует открытие и закрытие каждого пневматического клапана через электромагнитный клапан, чтобы адсорбционная система выполняла адсорбцию и регенерацию в заданное время.

II. Генератор кислорода PSA в основном состоит из компрессора, рефрижераторного осушителя воздуха, маслоотделителя, адсорбционной системы, буферного резервуара кислорода и системы управления.

1、Компрессор

Компрессор подает сырой воздух для всей системы. Компрессор, соответствующий проектным условиям, выбирается для подачи воздуха в зависимости от производительности генератора кислорода PSA.

2、Рефрижераторный осушитель воздуха

После сжатия воздуха компрессором сжатый воздух с высокой температурой и высоким давлением поступает в рефрижераторный осушитель для охлаждения, осушки и удаления примесей, в результате чего получается сжатый воздух с низкой температурой и высоким давлением.

3、Маслоотделитель

Маслоотделитель удаляет масляный туман из сжатого воздуха с низкой температурой и высоким давлением, чтобы предотвратить его влияние на срок службы цеолитовых молекулярных сит.

4、Адсорбционная система

Адсорбционная система состоит из двух адсорбционных сосудов, оснащенных цеолитовыми молекулярными ситами, трубопроводов и клапанов и т. д. Сжатый воздух с низкой температурой и высоким давлением поступает снизу колонны A. При прохождении через слой адсорбента примеси, такие как CO, водяной пар и N2 в воздухе, адсорбируются, в то время как кислород собирается через адсорбционный слой в верхней части адсорбера в качестве продукционного газа. В то же время колонна B находится в стадии регенерации. Когда адсорбция колонны A почти достигает равновесия, воздух с низкой температурой и высоким давлением поступает в колонну B для адсорбции через систему управления. Таким образом, колонны A и B работают попеременно, обеспечивая непрерывное производство кислорода.

5、Буферный резервуар кислорода

Для хранения продукционного газа (кислорода) и стабилизации давления всей установки.

6、Система управления

Инженер вводит предварительно написанную программу управления клапанами в контроллер ПЛК, который регулирует открытие и закрытие каждого пневматического клапана через электромагнитный клапан, чтобы адсорбционная система выполняла адсорбцию и регенерацию в заданное время.

III. Разница между установкой VPSA-кислорода и генератором кислорода PSA

1、Установки VPSA-кислорода используют воздуходувки для приема и сжатия воздуха, в то время как системы PSA-кислорода применяют компрессоры для подачи воздуха.

2、Генераторы PSA-O2 используют натриевый цеолит, основным компонентом которого является натриевое молекулярное сито, а установки VPSA-O2 заполнены литиевым молекулярным ситом.

3、Давление адсорбции генератора PSA-O2 обычно составляет 0,6~0,8 МПа, в то время как у установки VPSA-O2 оно равно 0,05 МПа.

4、Расход кислорода одного генератора PSA достигает 200~300 Нм³/ч, но одна установка VPSA может достигать 7500~10000 Нм³/ч.

5、По сравнению с процессом PSA, установка VPSA-кислорода имеет более низкое энергопотребление (0,29～0,32 кВт·ч/м³), что делает ее более энергоэффективной и экологичной.