VPSA против PSA: Различные технологии разделения газов при получении кислорода

Источник: https://www.pinterest.com/

Как и воздух, который естественным образом возникает вокруг нас в атмосфере, процесс разделение отдельных газов Если речь идет об обычном воздухе, то это не так просто. В то же время эти отдельные газы очень важны для ряда приложений, которые влияют на нашу повседневную жизнь. Именно поэтому передовые технологии Такие технологии, как VPSA и PSA, были разработаны для извлечения важных газов, таких как кислород, из соединений в их чистом виде.

Мы рассмотрим, что такое VPSA и PSA, как каждый из них работает, преимущества и недостатки каждого, а также множество применений, для которых они используются в современном мире. Если вам всегда было интересно узнать, как работают эти две системы, то вы попали по адресу.

VPSA

Источник: https://www.pinterest.com/

VPSA - это аббревиатура, означающая Вакуумная адсорбция с поворотом давленияЭто технология, которая используется в генераторах для производства кислорода на промышленном уровне. Технология VPSA использует литиевую основу. молекулярное сито и ряд специальных влагопоглотителей для поглощения примесей, таких как углекислый газ, азот и вода, которые присутствуют в любой воздушной смеси, чтобы кислород мог накапливаться в том, что осталось. Это очень эффективный метод получения чистого кислорода, уровень чистоты которого достигает 95%. Именно такой уровень требуется для медицинского кислорода и других важных применений.

Принцип работы

Источник: https://www.pinterest.com/

Базовая схема производства кислорода VPSA не так уж сложна. Она состоит из нескольких структур и оборудования, которые работают вместе друг с другом, чтобы гарантировать, что кислород, который получается в итоге, будет самого высокого качества. В этот процесс вовлечены следующие различные структуры.

Воздуходувка

Воздуходувка соединена с вакуумным насосом, который обеспечивает установку сырой воздух, подавая его через всю систему. Для успешного выполнения этой задачи давление, подающее воздух в систему, должно быть откалибровано в соответствии с требованиями всей установки. Основная функция вакуумного насоса - обеспечить анализ всей системы и в то же время поддерживать всю установку в состоянии неработающего вакуума, что создает необходимые условия для того, чтобы аппараты VPSA поглощали другие газы, производя при этом чистый кислород.

Охладитель

В процессах VPSA задействованы высокие температуры и давление. Это может повлиять на качество конечного продукта, поэтому необходим механизм, с помощью которого регулируются температура и давление. Таким механизмом является охладитель. Воздух, поступающий из воздуходувки, проходит через охладитель на водной основе, где температура и давление значительно снижаются, что способствует адсорбции нежелательных газов и других соединений.

Адсорбционная система

Это основная часть всей системы. Обычно она состоит из двух башен и трубопровода с множеством клапанов, которые в достаточной степени оснащены цеолитными молекулярными ситами и активированный глинозём которые выступают в качестве основных адсорбентов. Здесь все начинается с подачи сжатого воздуха с низкой температурой и высоким давлением, который поступает в первую башню. Этот воздух проходит над адсорбирующими материалами в трубопроводе, где адсорбируются водяной пар, азот, углекислый газ и любые другие вещества.

Остается в основном кислород, который собирается в адсорбционном слое, расположенном в верхней части адсорбционной башни, и выдается в виде газа на выходе. В то же время, пока все это происходит в первой башне, есть вторая башня, где происходит регенерация молекулярных сит. Каждый раз, когда сита достигают насыщения и предела адсорбции, во вторую башню подается поток воздуха низкой температуры и высокого давления, чтобы происходила дальнейшая адсорбция и вырабатывался кислород.

Именно таким образом эти две башни способны производить чистый кислород: они органично сочетаются друг с другом, избавляясь от нежелательных газов в одной башне и собирая чистый кислород в другой.

Резервуар для кислородного буфера

Это резервуар, в котором хранится готовый кислород, полученный в ходе всего процесса. Он должен быть хорошо защищен, чтобы исключить возможность смешивания с обычным воздухом, что может привести к попаданию в него азота и углекислого газа. Размер резервуара зависит от масштаба операции. Они намного больше, если вся установка CPSA намного больше, и наоборот. 

Система управления

Это центр управления, в котором выполняется программа, созданная специально для управления всеми аспектами этой установки. Обычно это заранее написанная программа управления клапанами, которая устанавливается в контроллер ПЛК и регулирует закрытие и открытие каждого пневматического клапана во всем трубопроводе. Это необходимо для того, чтобы адсорбция и регенерация сит происходили эффективно и без перебоев. Это было бы невозможно, если бы система управлялась вручную, поскольку в этом случае возрастает вероятность человеческих ошибок, что может повлиять на сроки производства и увеличить вероятность загрязнения.

Преимущества VPSA

Источник: https://www.pinterest.com/

Использование VPSA имеет множество преимуществ по сравнению с другими процессами или технологиями. Эти преимущества являются одной из причин, по которым VPSA предпочитают многие производители, занимающиеся очистка воздуха. Наиболее заметные преимущества использования этой системы заключаются в следующем.

• В нем используется воздуходувка, не содержащая масла, что снижает вероятность уноса масла, который является очень распространенным и раздражающим дефектом воздуходувок, смазываемых маслом, в результате чего происходит загрязнение перерабатываемого кислорода.
• Он использует более низкое давление, что значительно минимизирует возможность удержания воды и образования конденсата. Таким образом, в очищаемом продукте содержится очень мало влаги.
• При этом меньше используются клапаны и коллекторы, что значительно ускоряет процесс перекачки газов и жидкостей из одного резервуара в другой, экономя время и энергию, чего не могут предложить другие варианты.
• По сравнению с другими системами она не так чувствительна к влажности. Это делает ее идеальным вариантом, если вы хотите обрабатывать газ или жидкость высочайшей чистоты.
• Он производит одну из самых чистых форм кислорода, не расходуя его впустую. Сайт активированные молекулярные сита используемые в системах VPSA, отличаются высокой эффективностью, а тот факт, что система также обеспечивает их регенерацию после достижения предела насыщения, гарантирует, что очистка воздуха будет продолжаться без каких-либо перерывов.
• Низкое рабочее давление также помогает свести к минимуму запыление сита. Это ситуация, когда сито избавляется от азота из воздуха. Низкое давление значительно снижает стоимость эксплуатации, что очень полезно для тех, кто имеет дело с крупномасштабными операциями.
• Системы VPSA служат гораздо дольше благодаря низким энергозатратам и сочетанию нескольких компонентов, которые эффективно работают друг с другом. Это снижает нагрузку на каждый компонент, позволяя всей системе работать гибко, увеличивая срок службы по сравнению с другими доступными системами.
• Быстрое время запуска - всего 5 минут, и производитель получает желаемое качество чистоты кислорода. Их можно включать и выключать в зависимости от потребности в кислороде в любой момент времени.

Области применения систем VPSA

Источник: https://www.pinterest.com/

Будучи настолько надежным производителем высококачественный кислород и других компонентов, системы VPSA были приняты на вооружение в ряде крупных отраслей промышленности и используются в различных областях, включая следующие.

• В химической промышленности для реакций окисления и работы мусоросжигательных печей, которые обычно работают лучше, если в них подается чистый кислород, который горит жарче, чем что-либо другое.
• В металлургической промышленности, которая зависит от высоких температур, используются печи, достаточно горячие для расплавления металлов с очень высокой температурой плавления.
• Для делигнификации и кислородного отбеливания бумаги на целлюлозно-бумажных комбинатах, которые участвуют в производстве всех видов бумажной продукции, используемой, в частности, для изготовления книг.
• В процессах утилизации воды и отходов требуется удаление токсичных газов, таких как сероводород, который может быть ядовитым для окружающей среды, если его оставить накапливаться в огромных количествах на открытых пространствах.
• Для питания кислородных топливных горелок и генерации озоновых газов, которые используются в различных отраслях промышленности по всему миру.
• В горнодобывающей промышленности для таких процессов, как очистка золота или извлечение урана для обогащения и других целей. 
• На стекольных и сталелитейных заводах использование тепла крайне необходимо для превращения сырья в податливые формы, с которыми легко работать на других этапах производства.

PSA

Источник: https://www.pinterest.com/

PSA - это аббревиатура от Pressure Swing Absorption, и это новый технология газогенерации который был создан, чтобы предложить альтернативу популярному VPSA. В нем также используются адсорбирующие материалы, которые действуют как сито, отфильтровывая молекулы газа в зависимости от их размеров. 

В качестве сырья используется природный воздух, а для адсорбции необходимых газов и отделения их от кислорода используется высокая эффективность и селективность. Цеолитные молекулярные сита, которые используются в этом процессе, не сильно отличаются от тех, что применяются в VPSA. Однако в этой ситуации молекулярные сита адсорбируют молекулы газа в соответствии с размером имеющихся пор. 

По сути, все молекулы, которые достаточно малы, чтобы пролезть через поры, притягиваются, а самые крупные отталкиваются. Это означает, что разделение газов происходит очень эффективно, и это один из способов получения богатого энергией кислорода в конечном итоге.

Как и в VPSA, адсорбционная способность семян достигает предела, и тогда включается регенерация, чтобы поддерживать процесс до тех пор, пока не будет собрано нужное количество чистого кислорода. Это происходит за счет снижения давления, которое, в свою очередь, увеличивает скорость адсорбции азота, оставляя чистый кислород для легкого сбора.

Принцип работы

Источник: https://www.pinterest.com/

В системе PSA используется ряд деталей и компонентов, которые, сочетаясь друг с другом, обеспечивают получение кислорода без каких-либо сбоев или загрязнений. Ниже перечислены основные части, из которых состоит система PSA.

Воздушный компрессор

Именно он обеспечивает всю систему сырым воздухом, а производительность регулируется необходимым количеством перерабатываемого кислорода. Вы должны выбрать воздушный компрессор, способный справиться со всей системой. Большая установка требует большего воздушного компрессора, и наоборот. Должен быть баланс.

Холодная сушилка

После того как компрессор нагнетал воздух, он нагнетал его в холодная сушилкаГде высокие температуры и давление регулируются до приемлемого уровня. В этой камере воздух охлаждается, высушивается, а все примеси, которые могут присутствовать в нем, полностью удаляются. Все это позволяет значительно снизить температуру и одновременно повысить давление, чтобы все было готово к следующему этапу.

Устройство для обезжиривания

Это устройство, которое избавляет от масла и жира, скапливающихся со временем вокруг компонентов и трубопровода. Масляный туман обычно скапливается при снижении температуры до определенного уровня и может стать источником загрязнения, если вовремя не принять меры. Масляный туман также оказывает негативное влияние на цеолитовые молекулярные сита, поскольку влияет на срок их службы, заставляя их достигать предела насыщения гораздо быстрее, чем обычно.

Адсорбционная система

В комплект входят две башни и трубопровод с сетью клапанов, которые утыканы цеолитовыми ситами-адсорбентами. Когда сжатый воздух поступает в первую башню, он проходит через слой адсорбентов, где азот, вода и двуокись углерода поглощаются, оставляя кислород.

Во второй башне цеолитовые молекулярные сита постоянно регенерируются, когда достигают своего предела, и именно это позволяет процессу продолжаться без остановки до тех пор, пока не будет получено необходимое количество кислорода. Эти две системы, подобно системе VPSA, идеально сочетаются друг с другом, обеспечивая максимально возможный уровень чистоты кислорода.

Буферный резервуар

Это специализированный резервуар, который используется для сбора кислорода, вырабатываемого всей системой. Он также используется для стабилизации работы, поскольку генерация и разделение газов продолжаются в фоновом режиме до тех пор, пока все не будет готово.

Система управления

Это система, использующая запрограммированные инструкции, которые управляют естественной работой Абсорбция под давлением система из одной точки. Единственное, что требуется от инженера, - это добавить программу и интегрировать все в систему, а остальное позаботится о себе. Это очень удобный способ обеспечить эффективность, чтобы получить самую бедную форму кислорода, лишенную каких-либо загрязнений.

Преимущества PSA

Источник: https://www.pinterest.com/

Использование технологии PSA для получения и разделения газов имеет ряд преимуществ. Будучи альтернативой VPSA, многие производители и компании предпочли эту систему другим, и ниже перечислены некоторые из преимуществ, которые она дает.

• Применяется автоматизация, которая делает процесс намного безопаснее и эффективнее. При непосредственном ручном труде такого пространства не было бы. Если учесть высокие температуры и давление, а также тот факт, что чистый кислород очень огнеопасен, наличие людей-операторов, заполняющих площадь, - не самая лучшая идея.
• Это очень надежный процесс, который сопровождается повышенной безопасностью при сбоях. Это означает, что вероятность того, что бедра пойдут не так, как надо, очень минимальна, а если это все же произойдет, то справиться с последствиями будет гораздо проще.
• Его легко запустить и остановить. Это обеспечивает высокий контроль и точность, позволяя производить нужное количество кислорода в нужный момент. Это экономит затраты и снижает вероятность нерационального использования сырья, например молекулярных сит.
• Благодаря длительному сроку службы эта система может использоваться очень долго. Это делает ее очень экономически эффективным методом, если вы хотите организовать крупномасштабное производство по разделению и генерации газа.
• Системы PSA отличаются низкими эксплуатационными расходами. Это объясняется тем, что каждая деталь оптимизирована для выполнения своих функций. Это уменьшает задержки, потери времени и нерациональное использование ресурсов. Все эти три фактора в совокупности снижают общую стоимость эксплуатации.
• Не требуется никаких специальных требований к мастерской, а настроить систему довольно просто. В дальнейшем всегда есть возможность расширения, если вы задумаетесь о масштабировании производства.

Области применения систем PSA

Источник: https://www.pinterest.com/

Существует множество областей применения систем PSA в производственной и коммерческой сферах. Вы наверняка пользовались некоторыми продуктами, изготовленными с помощью PSA-процессов. Ниже перечислены наиболее известные на сегодняшний день области применения.

• Сварка металлов и газовая сварка: Чистый кислород легко воспламеняется и горит при очень высоких температурах. Именно такая температура идеально подходит для газовой и металлической сварки. Большая часть кислорода, получаемого в процессе PSA, используется для выполнения точных сварочных работ в большинстве отраслей тяжелой промышленности, таких как автомобилестроение и многие другие.
• Металлургия: Это процесс создания конструкций с использованием металлов всех видов и форм. Для того чтобы металл можно было формовать, его необходимо подвергнуть сильному нагреву, который доводит его до температуры плавления. Это можно сделать с помощью электричества, но в конечном итоге потребуется много энергии, а это дополнительные расходы. Чтобы обойти эту проблему, многие производители, работающие с металлами, используют чистый кислород для сжигания металлов до высоких температур, что упрощает процесс.
• Нефтехимическая промышленность: Большинство химических и нефтехимических производств зависит от чистых форм кислорода для процессов окисления, когда речь идет о восстановлении азотной кислоты, оксида пропилена, оксида этилена, винилхлорида, сушка этанолаи множество других химических соединений, которые широко используются во всем мире.
• Разведение рыбы: Это не может не удивлять, но кислород, вырабатываемый в системах PSA, также используется в рыбоводстве несколькими оригинальными способами. Один из популярных - использование кислорода для сокращения инкубационного периода икры рыб путем подачи в воду насыщенного кислорода, который ускоряет процесс роста как икры, так и взрослых особей. Таким образом, увеличивается производство.
• Стекольная промышленность: Стекловарение это еще один процесс, требующий большого количества тепла для превращения сырья из песка в ласс. Использование электричества приводит к увеличению счетов за электроэнергию, но использование кислорода в печи ускоряет процесс плавки, требует меньше затрат и позволяет лучше контролировать процесс.
• Очистка биогаза: Одним из самых больших недостатков использования биогаза является тот факт, что наряду со столь необходимым газом метаном очень часто образуется сероводород. Он не только токсичен для людей, но и может нанести серьезный ущерб, если подвергнется воздействию пламени. Системы PSA используются для удаления сероводорода и других токсичных газов, которые не требуются в биогазовых установках.

Окончательный вердикт

Источник: https://www.pinterest.com/

Как же эти две системы соотносятся друг с другом? Как сделать выбор между ними? Короткий ответ на второй вопрос заключается в том, что все сводится к личным предпочтениям. Обе системы PSA и VPSA способны справиться с одними и теми же задачами без особых различий. Вы просто должны выбрать то, что больше соответствует вашим потребностям.

Ниже приведена краткая сравнительная таблица, показывающая, как эти два процесса соотносятся друг с другом. Эта информация может помочь вам принять лучшее решение при выборе PSA или VPSA.

Как видно из приведенной выше диаграммы, различия заключаются не в функциональности, а скорее в стоимости и масштабе операции. Учитывайте все эти факторы, чтобы принять правильное решение.

Заключение

VPSA и PSA - высокоэффективные и надежные процессы, которые могут работать в любых условиях. Все зависит от того, какую установку вы хотите использовать и какие отрасли промышленности собираетесь обслуживать. Чтобы узнать больше о сепарации и генерации газа, необходимом оборудовании и о том, как организовать все с нуля, вам нужно загляните на наш сайт и получите ответы на все интересующие вас вопросы от команды экспертов.