VPSA 対 PSA: 酸素生成における異なるガス分離技術

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13/09/2021

私たちの周りの大気中に空気が自然に発生する限り、そのプロセスは個々のガスの分離通常の空気について話している場合、存在することはそれほど簡単ではありません。同時に、これらの個々のガスは、私たちの日常生活に影響を与える多くのアプリケーションにとって非常に重要です。これが理由です最先端のテクノロジー VPSA や PSA などは、化合物から酸素などの重要なガスを最も純粋な形で抽出するのに役立つように開発されました。

VPSA と PSA とは何か、それぞれがどのように動作するか、それぞれの利点と欠点、および現代の世界で使用されている多くのアプリケーションについて見ていきます。この XNUMX つがどのように機能するかを常に知りたいと思っているなら、あなたは正しい場所にいます。

VPSA

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VPSAはの頭字語です真空圧力スイング吸着、産業レベルの酸素生成ジェネレーターで使用される技術です。 VPSA 技術は、リチウムベースのモレキュラーシーブまた、空気混合物に含まれる二酸化炭素、窒素、水などの不純物を吸収して、残ったものに酸素を蓄積させるための特別な乾燥剤がいくつかあります。これは、純粋な酸素を得る非常に効率的な方法であり、純度レベルは 95% にも達します。これは、医療用酸素やその他の重要な用途に必要なレベルです。

動作原理

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VPSA 酸素生成の基本的なセットアップはそれほど複雑ではありません。最終的に生成される酸素が最高品質であることを保証するために、互いに連携して機能するいくつかの構造と機器で構成されています。このプロセスに関与するこれらのさまざまな構造には、次のものがあります。

送風機

セットアップを提供する真空ポンプに接続された送風機があります生の空気、システム全体に供給します。これを成功させるには、システムに空気を供給する圧力を調整して、セットアップ全体の要件を満たす必要があります。真空ポンプの主な機能は、システム全体が分析されていることを確認すると同時に、セットアップ全体をアイドル状態の真空状態に保つことです。純酸素。

クーラー

VPSA プロセスには高温と高圧が伴います。これは最終製品の品質に影響を与える可能性があり、温度と圧力を調整するメカニズムが必要です。これはクーラーの形で提供されます。それは水ベースであり、送風機から受け取った空気は冷却器を通過します。そこで温度と圧力が大幅に低下し、不要なガスやその他の化合物の吸着が強化されます。

吸着システム

これはシステム全体の主要部分です。それは通常、XNUMX つのタワーと、ゼオライトモレキュラーシーブと活性アルミナ主な吸着剤として機能します。ここでは、低温高圧の圧縮空気が最初のタワーに到達することで物事が開始されます。この空気は、水蒸気、窒素、二酸化炭素、およびその他の物質が吸着されるパイプライン内の吸着材の上を流れます。

取り残されるのは主に酸素であり、これは吸着塔の上部にある吸着ベッドから回収され、ガス出力として排出されます。同時に、これらすべてが第 XNUMX タワーで行われている間、モレキュラーシーブの再生が行われる第 XNUMX タワーがあります。ふるいが吸着の飽和と限界に近づくたびに、低温高圧の空気の流れが XNUMX 番目の塔に注入され、より多くの吸着が行われ、酸素が生成されます。

これが、これら XNUMX つの塔が純粋な酸素を生成できる方法です。 XNUMX つのタワーから不要なガスを取り除き、次のタワーで純粋でクリーンな酸素を収集することで、それらはシームレスに結合します。

酸素緩衝タンク

これは、プロセス全体を通じて収集された最終的な酸素の貯蔵庫として機能するタンクです。通常の空気との混合を防ぐために、しっかりと固定する必要があります。これにより、窒素と二酸化炭素が逆流する可能性があります。作業規模によりタンクの大きさが異なります。 CPSA セットアップ全体がはるかに大きい場合、それらははるかに大きくなり、その逆も同様です。

制御システム

これは、このセットアップ全体のあらゆる側面を制御するために特別に作成されたプログラムを実行するコントロールセンターです。これは通常、PLC コントローラーにインストールされている事前に作成されたバルブ制御プログラムであり、主にパイプライン全体のすべての空気圧バルブの開閉を調整します。これは、シーブの吸着と再生を中断することなく効率的に行うために必要です。システムが手動の場合、人的エラーの可能性が高くなり、生産時間に影響を与え、汚染が発生する可能性が高くなるため、これは不可能です。

VPSA の利点

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VPSA を使用すると、他のプロセスやテクノロジーよりも多くの利点が得られます。これらの利点は、VPSA が多くの製造業者によって非常に好まれる理由の一部です。空気清浄。このシステムを使用することの最も顕著な利点は次のとおりです。

オイルフリーの送風機を使用しているため、オイルのキャリーオーバーの可能性が減少します。これは、処理中の酸素を汚染することになる、オイル潤滑の送風機に影響を与える非常に一般的で厄介な欠陥です。
より低い圧力を利用するため、水分の保持と結露の可能性が大幅に最小限に抑えられます。これにより、精製される製品に水分がほとんど含まれなくなります。
バルブとマニホールドの使用が少なくなり、これにより、あるタンクから別のタンクへの気体と液体の移動がはるかに高速になり、時間とエネルギーの両方が節約されます。これは、他のほとんどのオプションでは提供できないものです。
このシステムは、他のシステムと比較して湿気の影響を受けません。これは、処理する可能性のある気体または液体の最高純度を処理しようとしている場合に最適なオプションです。
酸素をほとんど無駄にすることなく、最も純粋な形態の酸素を生成します。の活性化モレキュラーシーブ VPSA システムで使用される空気は非常に効率的であり、飽和限界に達するとシステムが再生にも対応するという事実により、空気の浄化が中断することなく継続されることが保証されます。
操作圧力が低いため、ふるいのダスティングを最小限に抑えることもできます。これはふるいが空気中の窒素を取り除く状況です。この低圧は、運用コストを非常に大幅に削減します。これは、大規模な運用を扱うすべての人が大きな恩恵を受けるものです.
VPSA システムは、エネルギーコストが低く、相互に効率的に機能する多くの部品の組み合わせにより、はるかに長持ちします。これにより、各コンポーネントへの負担が軽減され、システム全体を部屋で柔軟に実行できるようになり、他の利用可能なシステムと比較して寿命が少し長くなります。
迅速な起動時間により、メーカーが希望する品質の酸素純度を得るのに必要な時間はわずか 5 分です。それらは、特定の時間の酸素需要に応じてオンとオフを切り替えることができます。

VPSA システムのアプリケーション

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生産でこの信頼性があること高品質の酸素 VPSA システムは多くの主要産業で採用されており、次のようなさまざまなアプリケーションで使用されています。

化学産業では、酸化反応や焼却炉の運転に、他の何よりも熱く燃焼する純粋な酸素が供給されると、通常はよりよく機能します。
高温に依存する冶金産業では、非常に高い融点を持つ金属を溶かすのに十分な高温の炉を稼働させます。
本などの製造に使用されるすべての紙製品の製造に関与するパルプおよび製紙工場での紙の脱リグニンおよび酸素漂白用。
水および廃棄物管理プロセスでは、硫化水素などの有毒ガスを除去する必要があります。硫化水素は、オープンスペースに大量に蓄積されたままにしておくと、環境に有害な可能性があります。
世界中のさまざまな製造部門で使用される酸素燃料バーナーとオゾンガスの生成に電力を供給します。
鉱業では、金の精製や、濃縮やその他の用途のためのウランの回収などのプロセスに使用されます。
ガラスや鉄鋼工場では、原材料を製造の他の段階で扱いやすい可鍛性のある形に変える際に、熱の使用が非常に必要です。

PSA

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PSA は Pressure Swing Absorption の頭字語で、新しいガス発生技術これは、人気のある VPSA に代わるものを提供するために作成されました。また、サイズに基づいてガス分子をろ過するためのふるいとして機能する吸着材料を利用します。

このプロセスでは、天然の空気を原料として使用し、必要なガスを吸着して酸素から分離する高い効率と選択性に依存しています。このプロセスで使用されるゼオライトモレキュラーシーブは、VPSA のものとそれほど違いはありません。ただし、この状況では、モレキュラーシーブは、存在する細孔のサイズに応じてガス分子を吸着します。

基本的に、細孔を通過するのに十分小さい分子はすべて装飾され、最大の分子は反発されます。これは、ガスの分離がこのプロセスを通じて非常に効率的であることを意味し、最終的にエネルギーが豊富な酸素を得る方法の XNUMX つです。

VPSA の場合と同様に、種子の吸着能力が限界に達すると、適切な量の純粋な酸素が収穫されるまで再生が開始されます。これは圧力を下げることで行われ、窒素吸着速度が上がり、簡単に収集できるように純粋な酸素が残ります。

動作原理

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PSA システムで使用される多くの部品とコンポーネントが互いに組み合わされて、最後に事故や汚染が発生することなく酸素の生成が行われるようにします。 PSAシステムを構成する主なパーツは以下の通りです。

エアコンプレッサー

これは、システム全体に未処理の空気を供給するものであり、出力は、処理される酸素の必要量によって制御されます。システム全体を処理する能力を持つ空気圧縮機を選択する必要があります。より大きなセットアップにはより大きなエアコンプレッサーが必要であり、その逆も同様です。バランスが必要です。

コールドドライヤー

コンプレッサーが空気を加圧すると、そのすべてが空気に押し込まれますコールドドライヤー、高温と高圧が管理可能なレベルに調整されています。このチャンバーでは、空気が冷却され、乾燥され、現在完全に除去されている可能性のあるすべての不純物が除去されます。これらすべてが組み合わさって、温度を大幅に下げながら圧力を上げて、次の段階に向けて準備を整えます。

脱脂装置

これは、コンポーネントとパイプラインの周りに時間の経過とともに蓄積するオイルとグリースを取り除く装置です。このオイルミストは通常、温度が一定のレベルに下がると蓄積し、何もしなければ汚染の原因となる可能性があります。オイルミストは、ゼオライトモレキュラーシーブの寿命に影響を与えるため、ゼオライトモレキュラーシーブにも悪影響を及ぼし、通常よりもはるかに早く飽和限界に達します.