การเปรียบเทียบระหว่างโรงผลิตออกซิเจน VPSA และเครื่องผลิตออกซิเจน PSA

อุปกรณ์ผลิตออกซิเจนแบบ VPSA และ PSA ถูกนำมาใช้เป็นหลักในการผลิตออกซิเจนทางอุตสาหกรรม

การดูดซับด้วยการเปลี่ยนความดัน (PSA) เทคโนโลยีการผลิตออกซิเจนแบบ PSA เป็นกระบวนการแยกก๊าซแบบใหม่ที่ใช้โมเลกุลาร์ซีฟเป็นตัวดูดซับเพื่อแยกส่วนผสมของก๊าซ โดยอาศัยความแตกต่างในคุณสมบัติการดูดซับของโมเลกุลาร์ซีฟต่อโมเลกุลของก๊าซชนิดต่างๆ โดยใช้อากาศเป็นวัตถุดิบ ใช้ตัวดูดซับของแข็งที่มีประสิทธิภาพสูงและเลือกจำเพาะสูง เพื่อแยก N2 และ O2 ในอากาศ โมเลกุลาร์ซีฟซีโอไลต์จะดูดซับ N2 เป็นพิเศษ ทำให้ออกซิเจนเข้มข้นขึ้นในเฟสก๊าซ หลังจากเวลาที่กำหนด การดูดซับ N2 โดยโมเลกุลาร์ซีฟจะถึงภาวะสมดุล เนื่องจากปริมาณก๊าซที่ถูกดูดซับแตกต่างกันที่ความดันต่างๆ จึงมีการลดความดันเพื่อให้ N2 ที่ถูกดูดซับแยกออกจากโมเลกุลาร์ซีฟซีโอไลต์ ซึ่งเรียกว่าการสร้างใหม่ โดยทั่วไปวิธี PSA จะใช้ 2 ทาวเวอร์แบบขนาน ซึ่งสลับกันทำการดูดซับภายใต้ความดันสูงและการสร้างใหม่ภายใต้ความดันต่ำเพื่อผลิตออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง

(การดูดซับด้วยการเปลี่ยนความดันแบบสุญญากาศ) อุปกรณ์ผลิตออกซิเจน VPSA ใช้เบดผสมของโมเลกุลาร์ซีฟพิเศษ VPSA และสารดูดความชื้นเพื่อดูดซับสิ่งเจือปน เช่น N2, CO2 หรือไอน้ำในอากาศอย่างเลือกจำเพาะ ทำให้ออกซิเจนเข้มข้นที่ทางออกของเบด เบดโมเลกุลาร์ซีฟที่บรรจุถึงสมดุลจะถูกคายซับภายใต้สภาวะสุญญากาศเพื่อผลิตออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์ 90-95% ในระบบหมุนเวียน

I. อุปกรณ์ผลิตออกซิเจน VPSA ประกอบด้วยโบลเวอร์ ปั๊มสูญญากาศ เครื่องทำความเย็น ระบบดูดซับ ถังบัฟเฟอร์ออกซิเจน และระบบควบคุม

1. โบลเวอร์และปั๊มสูญญากาศ

โบลเวอร์จ่ายอากาศให้กับระบบผลิตออกซิเจนทั้งหมด เลือกโบลเวอร์ที่มีแรงดันจ่ายตรงตามเงื่อนไขการออกแบบของชุดผลิตออกซิเจน VPSA ร่วมกับสภาวะการทำงานของผู้ใช้ ปั๊มสูญญากาศช่วยให้ระบบผลิตออกซิเจนทั้งหมดสามารถคายซับได้ตามปกติในสภาวะสุญญากาศที่เหมาะสม เพื่อให้โรงผลิตออกซิเจนสามารถดูดซับไนโตรเจนได้อย่างต่อเนื่องขณะผลิตออกซิเจน

2. เครื่องทำความเย็น

อากาศอัดที่อุณหภูมิและความดันสูงหลังจากถูกเพิ่มความดันในโบลเวอร์ จะผ่านเครื่องทำความเย็นแบบน้ำเพื่อลดอุณหภูมิลงถึงระดับการทำงานที่ต้องการ จากนั้นจะถูกส่งไปยังหอดูดซับเพื่อทำการดูดซับ

3. ระบบดูดซับ

ระบบดูดซับประกอบด้วยถังดูดซับ 2 ถังที่บรรจุโมเลกุลาร์ซีฟซีโอไลต์ ท่อและวาล์วต่างๆ เป็นต้น อากาศอัดที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูงจะเข้าจากด้านล่างของทาวเวอร์ A เมื่อไหลผ่านเบดตัวดูดซับ สิ่งเจือปน เช่น CO, ไอน้ำ และ N2 ในอากาศจะถูกดูดซับ ในขณะที่ออกซิเจนจะถูกเก็บรวบรวมผ่านเบดดูดซับที่ด้านบนของถังดูดซับเป็นก๊าซผลิตภัณฑ์ ในเวลาเดียวกัน ทาวเวอร์ B อยู่ในระหว่างการสร้างใหม่ เมื่อการดูดซับของทาวเวอร์ A เกือบถึงสมดุล อากาศที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูงจะถูกส่งเข้าไปในทาวเวอร์ B เพื่อดูดซับโดยระบบควบคุม ทาวเวอร์ A และ B จึงทำงานสลับกันเพื่อให้สามารถผลิตออกซิเจนได้อย่างต่อเนื่อง

4. ถังบัฟเฟอร์ออกซิเจน

เพื่อเก็บก๊าซผลิตภัณฑ์ (ออกซิเจน) และรักษาเสถียรภาพความดันของชุดอุปกรณ์ทั้งหมด

5. ระบบควบคุม

วิศวกรป้อนโปรแกรมควบคุมวาล์วที่เขียนไว้ล่วงหน้าเข้าไปในคอนโทรลเลอร์ PLC ซึ่งจะควบคุมการเปิดและปิดของวาล์วนิวเมติกแต่ละตัวผ่านโซลินอยด์วาล์ว เพื่อให้ระบบดูดซับสามารถดูดซับและสร้างใหม่ภายในเวลาที่กำหนด

II. เครื่องผลิตออกซิเจน PSA ประกอบด้วยคอมเพรสเซอร์ เครื่องทำแห้งแบบทำความเย็น เครื่องกำจัดไขมัน ระบบดูดซับ ถังบัฟเฟอร์ออกซิเจน และระบบควบคุม

1. คอมเพรสเซอร์

คอมเพรสเซอร์จ่ายอากาศดิบให้กับระบบทั้งหมด เลือกคอมเพรสเซอร์ที่ตรงตามเงื่อนไขการออกแบบเพื่อจ่ายอากาศตามความสามารถในการผลิตออกซิเจนของเครื่องผลิตออกซิเจน PSA

2. เครื่องทำแห้งแบบทำความเย็น

หลังจากคอมเพรสเซอร์เพิ่มความดันอากาศ อากาศอัดที่อุณหภูมิและความดันสูงจะเข้าไปในเครื่องทำแห้งแบบทำความเย็นเพื่อทำความเย็น ทำให้แห้ง และกำจัดสิ่งสกปรก ได้อากาศอัดที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูง

3. เครื่องกำจัดไขมัน

สารขจัดคราบไขมันจะขจัดละอองน้ำมันจากอากาศอัดที่อุณหภูมิต่ำและแรงดันสูง เพื่อป้องกันไม่ให้ส่งผลกระทบต่ออายุการใช้งานของตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์

4. ระบบการดูดซับ

ระบบดูดซับประกอบด้วยถังดูดซับ 2 ถังที่บรรจุโมเลกุลาร์ซีฟซีโอไลต์ ท่อและวาล์วต่างๆ เป็นต้น อากาศอัดที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูงจะเข้าจากด้านล่างของทาวเวอร์ A เมื่อไหลผ่านเบดตัวดูดซับ สิ่งเจือปน เช่น CO, ไอน้ำ และ N2 ในอากาศจะถูกดูดซับ ในขณะที่ออกซิเจนจะถูกเก็บรวบรวมผ่านเบดดูดซับที่ด้านบนของถังดูดซับเป็นก๊าซผลิตภัณฑ์ ในเวลาเดียวกัน ทาวเวอร์ B อยู่ในระหว่างการสร้างใหม่ เมื่อการดูดซับของทาวเวอร์ A เกือบถึงสมดุล อากาศที่อุณหภูมิต่ำและความดันสูงจะถูกส่งเข้าไปในทาวเวอร์ B เพื่อดูดซับโดยระบบควบคุม ทาวเวอร์ A และ B จึงทำงานสลับกันเพื่อให้สามารถผลิตออกซิเจนได้อย่างต่อเนื่อง

5. ถังพักออกซิเจน

เพื่อเก็บก๊าซผลิตภัณฑ์ (ออกซิเจน) และรักษาเสถียรภาพความดันของชุดอุปกรณ์ทั้งหมด

6. ระบบควบคุม

วิศวกรป้อนโปรแกรมควบคุมวาล์วที่เขียนไว้ล่วงหน้าเข้าไปในคอนโทรลเลอร์ PLC ซึ่งจะควบคุมการเปิดและปิดของวาล์วนิวเมติกแต่ละตัวผ่านโซลินอยด์วาล์ว เพื่อให้ระบบดูดซับสามารถดูดซับและสร้างใหม่ภายในเวลาที่กำหนด

III. ความแตกต่างระหว่างหน่วยผลิตออกซิเจน VPSA และเครื่องผลิตออกซิเจน PSA

1. หน่วยผลิตออกซิเจน VPSA ใช้โบลเวอร์เพื่อรับอัดอากาศ ในขณะที่ระบบออกซิเจน PSA ใช้คอมเพรสเซอร์ในการจ่ายอากาศ

2. เครื่องผลิต O2 แบบ PSA ใช้โซเดียมซีโอไลต์ซึ่งมีส่วนประกอบหลักเป็นตะแกรงโมเลกุลโซเดียม ส่วนเครื่องผลิต O2 แบบ VPSA ถูกบรรจุด้วย ตะแกรงโมเลกุลลิเทียม.

3. แรงดันในการดูดซับของเครื่องผลิต O2 แบบ PSA โดยทั่วไปคือ 0.6~0.8 MPa ในขณะที่หน่วยผลิต O2 แบบ VPSA คือ 0.05 MPa

4. อัตราการไหลของออกซิเจนของเครื่องผลิต PSA เดียวถึง 200~300 นาโนเมตร³/ชม. แต่ชุดอุปกรณ์ VPSA สามารถทำได้ 7,500~10,000 นาโนเมตร³/h.

5. เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการ PSA โรงผลิตออกซิเจน VPSA มีการใช้พลังงานต่ำกว่า (0.29～0.32 กิโลวัตต์ชั่วโมง/ลบ.ม.³) ทำให้ประหยัดพลังงานและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้น