VPSA so với PSA: Công nghệ tách khí khác nhau trong tạo oxy

nguồn: https://www.pinterest.com/

Càng nhiều không khí tự nhiên xuất hiện xung quanh chúng ta trong bầu khí quyển, thì quá trình tách các khí riêng lẻ hiện tại không phải là dễ dàng nếu bạn đang nói về không khí bình thường. Đồng thời, những khí riêng lẻ này rất quan trọng đối với một số ứng dụng ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Đây là lý do tại sao công nghệ tiên tiến như VPSA và PSA được phát triển để giúp chiết xuất các khí quan trọng như oxy từ các hợp chất ở dạng tinh khiết nhất của chúng.

Chúng ta sẽ xem xét VPSA và PSA là gì, cách hoạt động của mỗi loại, lợi ích và hạn chế của mỗi loại, và nhiều ứng dụng chúng được sử dụng trong thế giới hiện đại. Nếu bạn luôn tò mò muốn biết cách hoạt động của hai thứ này, thì bạn đã đến đúng chỗ.

VPSA

nguồn: https://www.pinterest.com/

VPSA là từ viết tắt của Hấp phụ Swing áp suất chân không, và nó là một công nghệ được sử dụng trong các máy tạo oxy ở cấp độ công nghiệp. Công nghệ VPSA sử dụng công nghệ dựa trên lithium sàng phân tử và một số chất hút ẩm đặc biệt để hấp thụ các tạp chất như carbon dioxide, nitơ và nước có trong bất kỳ hỗn hợp không khí nào để oxy tích tụ trong những gì còn lại. Đây là một phương pháp rất hiệu quả để lấy oxy tinh khiết, với mức độ tinh khiết đạt tới 95%. Đây là mức cần thiết cho oxy y tế và các ứng dụng quan trọng khác.

Nguyên tắc hoạt động

nguồn: https://www.pinterest.com/

Việc thiết lập cơ bản của quá trình sản xuất oxy VPSA không quá phức tạp. Nó được tạo thành từ một số cấu trúc và thiết bị hoạt động song song với nhau để đảm bảo rằng oxy được tạo ra ở cuối có chất lượng cao nhất. Những cấu trúc khác nhau liên quan đến quá trình này bao gồm những điều sau đây.

Máy thổi khí

Có một máy thổi khí được kết nối với một máy bơm chân không cung cấp thiết lập với không khí thô, cung cấp cho nó thông qua toàn bộ hệ thống. Áp suất cung cấp không khí vào hệ thống phải được hiệu chỉnh để đáp ứng các yêu cầu của toàn bộ thiết lập để việc này thành công. Chức năng chính của bơm chân không là đảm bảo toàn bộ hệ thống được phân tích, đồng thời giữ toàn bộ thiết lập ở trạng thái chân không không tải, tạo điều kiện thích hợp cho máy VPSA hút các khí khác trong khi sản xuất. oxy tinh khiết.

Máy làm mát

Có nhiệt độ và áp suất cao tham gia vào quá trình VPSA. Điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm cuối cùng và phải có một cơ chế để điều chỉnh nhiệt độ và áp suất. Điều này có dạng một bộ làm mát. Nó có nguồn gốc từ nước, và không khí nhận được từ quạt gió được đưa qua bộ làm mát, nơi nhiệt độ và áp suất được giảm đáng kể để tăng cường sự hấp phụ của các khí không mong muốn và các hợp chất khác.

Hệ thống hấp phụ

Đây là phần chính của toàn bộ hệ thống. Nó thường được tạo thành từ hai tháp và một đường ống dẫn đầy van được trang bị đầy đủ các sàng phân tử zeolit ​​và alumin hoạt hóa hoạt động như các chất hấp phụ chính. Ở đây, mọi thứ được khởi động với sự xuất hiện của khí nén có nhiệt độ thấp và áp suất cao đi vào tháp đầu tiên. Không khí này chảy qua các vật liệu hấp phụ trong đường ống, nơi hơi nước, nitơ, carbon dioxide và bất kỳ vật liệu nào khác được hấp thụ.

Những gì còn lại phía sau chủ yếu là oxy, và điều này được thu thập thông qua một lớp hấp phụ nằm trên đỉnh của tháp hấp phụ và được đưa ra dưới dạng khí đầu ra. Đồng thời, trong khi tất cả những điều này đang diễn ra ở tháp đầu tiên, có tháp thứ hai là nơi diễn ra quá trình tái tạo các sàng phân tử. Mỗi khi các sàng sắp đạt đến độ bão hòa và giới hạn hấp phụ, một dòng không khí có nhiệt độ thấp và áp suất cao được bơm vào tháp thứ hai để quá trình hấp phụ diễn ra nhiều hơn và tạo ra oxy.

Đây là cách hai tháp này có thể tạo ra oxy tinh khiết; chúng kết hợp với nhau một cách liền mạch bằng cách loại bỏ các khí không mong muốn từ một tháp và thu oxy tinh khiết và sạch trong tháp tiếp theo.

Bể đệm oxy

Đây là bể chứa đóng vai trò là nơi lưu trữ lượng oxy cuối cùng được thu hoạch trong toàn bộ quá trình. Nó phải được bảo đảm tốt để ngăn chặn bất kỳ sự trộn lẫn nào với không khí thông thường, điều này có thể đưa nitơ và carbon dioxide trở lại vào nó. Kích thước của bể thay đổi tùy thuộc vào quy mô hoạt động. Chúng lớn hơn nhiều nếu toàn bộ thiết lập CPSA lớn hơn nhiều và ngược lại. 

Hệ thống điều khiển

Đây là một trung tâm điều khiển chạy một chương trình được tạo riêng để kiểm soát mọi khía cạnh của toàn bộ thiết lập này. Đây thường là một chương trình điều khiển van được viết sẵn được cài đặt vào bộ điều khiển PLC và nó chủ yếu điều chỉnh việc đóng và mở của mọi van khí nén trong toàn bộ đường ống. Điều này là cần thiết để quá trình hấp phụ cũng như tái tạo sàng diễn ra hiệu quả mà không bị gián đoạn. Điều này sẽ không thể thực hiện được nếu hệ thống được làm thủ công vì điều đó làm tăng khả năng xảy ra sai sót của con người và điều đó có thể ảnh hưởng đến thời gian sản xuất và tăng khả năng xảy ra ô nhiễm.

Lợi ích của VPSA

nguồn: https://www.pinterest.com/

Có nhiều lợi ích liên quan đến việc sử dụng VPSA so với bất kỳ quy trình hoặc công nghệ nào khác. Những lợi ích này là một phần lý do tại sao VPSA được nhiều nhà sản xuất ưu tiên sử dụng thanh lọc không khí. Những ưu điểm đáng chú ý nhất của việc sử dụng hệ thống này bao gồm những điều sau đây.

• Nó sử dụng một máy thổi không có dầu, và điều này làm giảm khả năng bị chảy dầu, một lỗi rất phổ biến và gây khó chịu ảnh hưởng đến máy thổi được bôi trơn bằng dầu, cuối cùng làm ô nhiễm oxy đang được xử lý.
• Nó sử dụng áp suất thấp hơn và điều này giảm thiểu đáng kể khả năng giữ nước và ngưng tụ. Điều này đảm bảo rằng có rất ít độ ẩm trong sản phẩm được thanh lọc.
• Việc sử dụng van và ống góp ít hơn, và điều này làm cho việc chuyển khí và chất lỏng từ bình này sang bình khác nhanh hơn nhiều, tiết kiệm cả thời gian và năng lượng, điều mà hầu hết các tùy chọn khác không thể cung cấp.
• Hệ thống này không dễ bị ẩm ướt so với các hệ thống khác. Điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng nếu bạn đang tìm cách xử lý độ tinh khiết cao nhất của bất kỳ chất khí hoặc chất lỏng nào mà bạn có thể xử lý.
• Nó tạo ra một trong những dạng oxy tinh khiết nhất mà không lãng phí nhiều. Các sàng phân tử hoạt hóa được sử dụng trong hệ thống VPSA có hiệu quả cao và thực tế là hệ thống cũng phục vụ cho quá trình tái tạo của chúng khi chúng đạt đến giới hạn bão hòa đảm bảo rằng việc làm sạch không khí sẽ tiếp tục mà không bị gián đoạn.
• Áp suất vận hành thấp cũng giúp giảm thiểu bụi sàng. Đây là một tình huống mà sàng loại bỏ nitơ từ không khí. Áp suất thấp này làm giảm chi phí vận hành một cách rất lớn, và đây là điều mà bất kỳ ai xử lý các hoạt động quy mô lớn sẽ được hưởng lợi rất nhiều.
• Hệ thống VPSA tồn tại lâu hơn do chi phí năng lượng thấp và sự kết hợp của một số bộ phận hoạt động hiệu quả với nhau. Điều này làm giảm sự căng thẳng cho từng thành phần, cho phép toàn bộ hệ thống trong phòng chạy một cách linh hoạt, tăng tuổi thọ của chúng lên một chút so với các hệ thống có sẵn khác.
• Thời gian khởi động nhanh chỉ cần nhà sản xuất 5 phút là đã có được chất lượng oxy tinh khiết như mong muốn. Chúng có thể được bật và tắt tùy thuộc vào nhu cầu oxy tại bất kỳ thời điểm cụ thể nào.

Các ứng dụng của Hệ thống VPSA

nguồn: https://www.pinterest.com/

Điều này đáng tin cậy trong việc sản xuất oxy chất lượng cao và các thành phần khác, hệ thống VPSA đã được một số ngành công nghiệp chính chấp nhận và được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau bao gồm những điều sau đây.

• Trong các ngành công nghiệp hóa chất, đối với các phản ứng oxy hóa và hoạt động của các lò đốt thường hoạt động tốt hơn khi chúng được cung cấp oxy nguyên chất, đốt nóng hơn bất cứ thứ gì khác.
• Trong các ngành công nghiệp luyện kim phụ thuộc vào nhiệt độ cao để chạy các lò nung đủ nóng để nấu chảy các kim loại có nhiệt độ nóng chảy rất cao.
• Để khử khử và tẩy trắng giấy trong các nhà máy giấy và bột giấy có liên quan đến việc sản xuất tất cả các sản phẩm giấy được sử dụng để làm sách, trong số các sản phẩm khác.
• Trong các quy trình quản lý nước và chất thải đòi hỏi phải loại bỏ các khí độc như hydro sunfua, có thể gây độc cho môi trường nếu để tích tụ một lượng lớn trong không gian mở.
• Để cung cấp năng lượng cho các đầu đốt nhiên liệu ôxy và tạo ra khí ôzôn được sử dụng trong các lĩnh vực sản xuất khác nhau trên toàn cầu.
• Trong ngành công nghiệp khai thác cho các quá trình như tinh chế vàng hoặc thu hồi uranium để làm giàu và các mục đích sử dụng khác. 
• Trong các nhà máy sản xuất thủy tinh và thép, nơi sử dụng nhiệt là rất cần thiết để biến nguyên liệu thô thành dạng dễ uốn dễ gia công trong các công đoạn sản xuất khác.

PSA

nguồn: https://www.pinterest.com/

PSA là từ viết tắt của Áp suất hấp thụ Swing và nó là một công nghệ tạo khí được tạo ra để cung cấp một giải pháp thay thế cho VPSA phổ biến. Nó cũng sử dụng các vật liệu hấp phụ hoạt động như sàng để lọc ra các phân tử khí dựa trên kích thước của chúng. 

Quá trình sử dụng không khí tự nhiên làm nguyên liệu và dựa vào hiệu suất và độ chọn lọc cao để hấp thụ các khí cần thiết để tách chúng khỏi oxy. Các sàng phân tử zeolit ​​được sử dụng trong quá trình này không khác với các sàng trong VPSA. Tuy nhiên, trong tình huống này, các sàng phân tử sẽ hấp thụ các phân tử khí tùy theo kích thước của các lỗ xốp hiện có. 

Về cơ bản, tất cả các phân tử đủ nhỏ để lọt qua lỗ chân lông được tô điểm trong khi những phân tử lớn nhất bị đẩy lùi. Điều này có nghĩa là quá trình phân tách các chất khí rất hiệu quả và đó là một trong những cách bạn có thể nhận được oxy giàu năng lượng vào cuối cùng.

Cũng giống như trong VPSA, khả năng hấp phụ của hạt đạt đến giới hạn của nó, và quá trình tái sinh được kích hoạt để giữ cho quá trình tiếp tục cho đến khi thu hoạch được lượng oxy tinh khiết phù hợp. Điều này được thực hiện bằng cách giảm áp suất làm tăng tốc độ hấp phụ nitơ, để lại oxy tinh khiết để dễ dàng thu gom.

Nguyên tắc hoạt động

nguồn: https://www.pinterest.com/

Có một số bộ phận và thành phần được sử dụng trong hệ thống PSA kết hợp với nhau để đảm bảo rằng việc tạo ra oxy được thực hiện mà không xảy ra bất kỳ sai sót hoặc ô nhiễm nào ở cuối. Sau đây là các bộ phận chính tạo nên hệ thống PSA.

Máy nén khí

Đây là thứ cung cấp không khí thô cho toàn bộ hệ thống và đầu ra được kiểm soát bởi lượng oxy cần thiết để xử lý. Bạn phải chọn một máy nén khí có công suất để xử lý toàn bộ hệ thống. Một thiết lập lớn hơn yêu cầu một máy nén khí lớn hơn và ngược lại. Cần phải có một sự cân bằng.

Máy sấy lạnh

Khi máy nén đã tạo áp suất không khí, nó sẽ đẩy tất cả những thứ đó vào máy sấy lạnh, nơi nhiệt độ và áp suất cao được điều chỉnh xuống mức có thể quản lý được. Trong buồng này, không khí được làm mát, làm khô và tất cả các tạp chất có thể được loại bỏ hoàn toàn. Tất cả điều này kết hợp để giảm nhiệt độ đáng kể trong khi tăng áp suất để làm cho mọi thứ sẵn sàng cho giai đoạn tiếp theo.

Thiết bị tẩy dầu mỡ

Đây là thiết bị giúp loại bỏ dầu mỡ tích tụ theo thời gian xung quanh các linh kiện và đường ống dẫn. Sương mù dầu này thường tích tụ khi nhiệt độ giảm xuống một mức nhất định, và nó có thể là nguồn ô nhiễm nếu không được làm kịp thời. Sương mù dầu cũng có tác động tiêu cực đến các sàng phân tử zeolit ​​vì nó ảnh hưởng đến tuổi thọ của chúng, khiến chúng đạt đến giới hạn bão hòa nhanh hơn nhiều so với bình thường.

Hệ thống hấp phụ

Điều này cũng đi kèm với hai tháp và một đường ống với một mạng lưới các van bị mắc kẹt với chất hấp phụ sàng zeolit. Khi khí nén được bơm vào tháp đầu tiên, nó được đi qua một lớp chất hấp phụ trong đó nitơ, nước và cạc-bon đi-ô-xít được hấp thụ, để lại oxy.

Trong tháp thứ hai, các sàng phân tử zeolit ​​trải qua quá trình tái sinh liên tục mỗi khi chúng đạt đến giới hạn của chúng, và đây là điều giữ cho quá trình tiếp tục không ngừng cho đến khi thu được lượng oxy mong muốn. Cả hai kết hợp liền mạch, giống như một hệ thống VPSA, để đảm bảo rằng mức độ tinh khiết của oxy càng cao càng tốt.

Bể đệm

Đây là một bể chuyên dụng được sử dụng để thu oxy được tạo ra từ toàn bộ hệ thống. Nó cũng được sử dụng để ổn định mọi thứ khi quá trình tạo và tách khí tiếp tục trong nền cho đến khi mọi thứ hoàn thành.

Một hệ thống điều khiển

Đây là một hệ thống sử dụng các hướng dẫn được lập trình sẵn để kiểm soát hoạt động tự nhiên của Hấp thụ Swing áp suất hệ thống từ một điểm. Điều duy nhất mà kỹ sư được yêu cầu là thêm chương trình và tích hợp mọi thứ với toàn bộ hệ thống, phần còn lại tự lo. Đó là một cách rất tiện dụng để đảm bảo hiệu quả được tuân thủ để có được dạng oxy kém nhất không bị ô nhiễm.

Lợi ích của PSA

nguồn: https://www.pinterest.com/

Có một số lợi thế đi kèm với việc sử dụng công nghệ PSA để tạo và tách khí. Việc trở thành một giải pháp thay thế cho VPSA đã chứng kiến ​​một số lượng lớn các nhà sản xuất và công ty áp dụng hệ thống này so với các công ty khác, và sau đây là một số lợi ích mà điều này mang lại.

• Có việc sử dụng tự động hóa và điều này làm cho quá trình an toàn và hiệu quả hơn nhiều. Đây sẽ không phải là không gian nếu có sự tham gia trực tiếp của lao động chân tay. Khi bạn xem xét nhiệt độ và áp suất cao và thực tế là oxy nguyên chất rất dễ cháy, việc có người vận hành lấp đầy diện tích sàn không phải là một ý kiến ​​hay.
• Đây là một quy trình rất đáng tin cậy đi kèm với sự an toàn khi hỏng hóc được nâng cao. Điều này có nghĩa là khả năng xảy ra sai sót của đùi là rất ít, và trong trường hợp chúng xảy ra, thì việc xử lý tình huống trượt đùi sẽ dễ dàng hơn nhiều.
• Nó rất dễ dàng để bắt đầu và dừng lại. Điều này mang lại khả năng kiểm soát và độ chính xác cao, cho phép tạo ra lượng oxy phù hợp khi cần thiết. Điều này giúp tiết kiệm chi phí và giảm nguy cơ lãng phí nguyên liệu thô như sàng phân tử.
• Nó là một hệ thống có thể được sử dụng trong một thời gian rất dài, nhờ vào tuổi thọ hoạt động kéo dài. Điều này làm cho nó trở thành một phương pháp rất hiệu quả về chi phí để áp dụng nếu bạn đang muốn thiết lập một hoạt động phân tách và tạo khí quy mô lớn.
• Hệ thống PSA có chi phí vận hành thấp. Điều này là do thực tế là mọi bộ phận đều được tối ưu hóa cho các chức năng của nó. Điều này làm giảm độ trễ, lãng phí thời gian và lãng phí tài nguyên. Tất cả ba điều này kết hợp để giảm chi phí chung của hoạt động.
• Không có yêu cầu hội thảo đặc biệt nào cần thiết và việc thiết lập hệ thống khá dễ dàng. Luôn có chỗ để mở rộng sau này nếu bạn từng nghĩ đến việc mở rộng hoạt động của mình.

Các ứng dụng của Hệ thống PSA

nguồn: https://www.pinterest.com/

Có một số ứng dụng mà hệ thống PSA được sử dụng trong các ngành công nghiệp sản xuất và thương mại. Bạn có thể đã sử dụng một số sản phẩm nhất định được sản xuất bằng quy trình PSA. Sau đây là một số ứng dụng đáng chú ý nhất hiện nay.

• Hàn kim loại và khí: Oxy nguyên chất rất dễ cháy và nó cháy ở nhiệt độ rất cao. Đây là loại nhiệt lý tưởng để hàn khí và kim loại. Hầu hết oxy được thu hoạch thông qua quá trình PSA được sử dụng để thực hiện các công việc hàn chính xác trong hầu hết các lĩnh vực công nghiệp nặng như công nghiệp ô tô, trong số nhiều lĩnh vực khác.
• Luyện kim: Đây là quá trình tạo ra các cấu trúc bằng cách sử dụng các loại kim loại và hình dạng. Đối với kim loại được đúc, nó phải chịu nhiệt độ cao đưa nó đến nhiệt độ nóng chảy. Điều này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng điện, nhưng điều đó kết thúc bằng cách sử dụng rất nhiều điện năng và đó là một chi phí bổ sung. Để giải quyết vấn đề này, nhiều nhà sản xuất xử lý kim loại sử dụng oxy nguyên chất để đốt cháy kim loại ở nhiệt độ cao giúp dễ dàng.
• Các ngành công nghiệp hóa dầu: Hầu hết các chất hóa học và hóa dầu phụ thuộc vào các dạng oxy tinh khiết cho quá trình oxy hóa của chúng khi nói đến những thứ như thu hồi axit nitric, propylene oxide, ethylene oxide, vinyl clorua, làm khô etanol, và một loạt các hợp chất hóa học khác được sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới.
• Nuôi cá: Điều này gây ngạc nhiên, nhưng oxy tạo ra từ hệ thống PSA cũng được sử dụng trong nuôi cá theo một số cách khéo léo. Một trong những cách phổ biến là sử dụng oxy để giảm thời gian ấp của trứng cá bằng cách cung cấp nước giàu oxy giúp thúc đẩy quá trình phát triển của cả trứng và cá trưởng thành. Do đó làm tăng sản lượng.
• Ngành công nghiệp thủy tinh: Chế tạo thủy tinh là một quá trình khác đòi hỏi rất nhiều nhiệt để thay đổi nguyên liệu thô từ cát thành mỡ. Sử dụng điện làm tăng hóa đơn tiền điện, nhưng sử dụng oxy lò làm cho quá trình nấu chảy nhanh hơn, ít tốn kém hơn và có nhiều kiểm soát hơn.
• Làm sạch khí sinh học: Một trong những hạn chế lớn nhất đối với việc sử dụng năng lượng khí sinh học là thực tế là bên cạnh khí mêtan rất cần thiết, có sản lượng hydro sunfua rất cao. Chất này không chỉ gây độc cho người mà có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng nếu tiếp xúc với ngọn lửa. Hệ thống PSA được sử dụng để loại bỏ hydrogen sulfide và các khí độc hại khác không cần thiết trong các thiết lập khí sinh học.

Cuối cùng verdict

nguồn: https://www.pinterest.com/

Vậy làm thế nào để hai hệ thống này so sánh với nhau? Làm thế nào để bạn thực hiện một sự lựa chọn giữa hai? Câu trả lời ngắn gọn cho câu hỏi thứ hai là tất cả đều phụ thuộc vào sở thích cá nhân. Cả hai PSA và VPSA có khả năng xử lý các tác vụ giống nhau với rất ít sự khác biệt. Bạn chỉ đơn giản là phải đi với những gì phù hợp với nhu cầu của bạn hơn.

Sau đây là một bảng so sánh nhanh cho thấy hai quá trình vuông góc với nhau như thế nào. Thông tin có thể giúp bạn đưa ra quyết định tốt hơn khi chọn PSA hoặc VPSA.

QUY TRÌNH	PSA	VPSA
Nhà máy điện	Máy nén khí	Máy thổi & Bơm chân không
Thanh lọc không khí	Máy sấy & Bộ lọc không khí	Không cần
Vật liệu hấp phụ	Sàng phân tử & Alumina	Sàng phân tử & Alumina
Tháp và Bể đệm	tàu áp lực	Áp suất bình thường
Sử dụng nước	Không yêu cầu	Yêu cầu
Sử dụng điện	Hơn	Ít hơn
Mã sản phẩm	Nhà máy tự quản	Cần thiết
Chiếm đất	Nhỏ	Lớn hơn
Chi phí đầu tư	Ít hơn	Hơn
hoạt động	Hoàn toàn tự động	Hoàn toàn tự động
Áp suất oxy	0.2 - 0.4	0.02 - 0.03

Như bạn có thể thấy từ biểu đồ trên, sự khác biệt không tập trung vào chức năng mà nhiều hơn ở chi phí và quy mô hoạt động. Hãy ghi nhớ tất cả những yếu tố này để đưa ra quyết định đúng đắn.

Kết luận

VPSA và PSA đều là các quy trình hiệu quả cao và đáng tin cậy, có thể hoạt động trong bất kỳ cài đặt nào, tất cả phụ thuộc vào loại thiết lập bạn muốn sử dụng và các ngành bạn định phục vụ. Để tìm hiểu thêm về tách và tạo khí, các máy móc cần thiết và cách thiết lập mọi thứ từ đầu, sau đó kiểm tra trang web của chúng tôi và có tất cả các câu hỏi bạn có thể đã trả lời bởi một nhóm chuyên gia.