Impianto O2 VPSA

Capacità produttiva:
Da 1,000Nm³/h a 80,000Nm³/h, equivalenti a circa 34 TPD fino a 2.700 TPD di ossigeno liquido.

L'adsorbimento con oscillazione della pressione sotto vuoto (VPSA) è una tecnologia di separazione del gas altamente efficiente che utilizza le caratteristiche di adsorbimento selettivo di adsorbenti specifici per diverse molecole di gas per ottenere la separazione dei componenti del gas. Basato su questo principio avanzato, il sistema VPSA-O2 utilizza speciali adsorbenti per estrarre e concentrare l'ossigeno dall'aria, garantendo agli utenti una fornitura di ossigeno di elevata purezza. Questa tecnologia presenta i vantaggi di un basso consumo energetico, un funzionamento semplice e bassi costi di manutenzione ed è adatta per applicazioni di produzione di ossigeno su larga scala.

Selezione e progettazione della torre di adsorbimento

La torre di adsorbimento è un'apparecchiatura molto importante nel dispositivo di produzione di ossigeno ad adsorbimento con oscillazione della pressione del vuoto. Il design strutturale della torre di adsorbimento influenzerà l'effetto d'uso del setaccio molecolare e quindi influenzerà la stabilità dell'output e della purezza del prodotto.

Struttura assiale della torre

In generale, per i dispositivi di produzione di ossigeno ad adsorbimento oscillante con pressione di vuoto con una capacità inferiore a 2000 Nm3/h, nel settore viene adottato un metodo di separazione del gas con struttura a torre assiale, come mostrato nella Figura 1. L'aria grezza entra nella torre di adsorbimento dal basso della torre di adsorbimento e, dopo la separazione da parte dell'adsorbente, l'ossigeno fuoriesce dalla sommità della torre di adsorbimento. La torre assiale ha una struttura semplice, un imballaggio conveniente, bassi costi di produzione, una ridotta usura meccanica dell'adsorbente nel letto e può funzionare ad alta temperatura e alta pressione; gli svantaggi sono la scarsa distribuzione del flusso d'aria, l'ampio spazio morto, l'ampia resistenza del letto e l'ampio spazio sul pavimento.

Struttura della torre radiale

In generale, per i dispositivi di produzione di ossigeno con adsorbimento oscillante a pressione di vuoto con una capacità superiore a 2000 Nm3/h, nel settore vengono adottate torri di adsorbimento radiali. La torre di adsorbimento a flusso radiale verticale è costituita da un guscio esterno, tre cilindri intermedi con aperture speciali e un tubo centrale.

L'aria grezza entra dal fondo della torre di adsorbimento, entra nello spazio anulare più esterno attraverso il distributore di gas e quindi passa attraverso lo strato di adsorbimento 13X. Dopo che l'umidità nell'aria è stata assorbita, entra nello strato di adsorbimento del setaccio molecolare. Dopo che l'azoto nell'aria è stato assorbito, l'ossigeno fuoriesce dall'alto dopo aver attraversato la rete metallica del tubo centrale.
Durante il desorbimento, l'azoto passa attraverso il tubo centrale, lo strato a setaccio molecolare e lo strato 13X e viene scaricato dal fondo della torre di adsorbimento.

Rispetto alla torre di adsorbimento assiale, la torre di adsorbimento a flusso radiale verticale presenta i seguenti vantaggi: distribuzione uniforme del flusso d'aria, piccola resistenza del letto, piccolo spazio morto, ampia area di contatto istantaneo tra setaccio molecolare e gas, maggiore utilizzo del setaccio molecolare, ingombro ridotto e minore consumo energetico.

Selezione dell'adsorbente

L'adsorbente è il nucleo del dispositivo di produzione di ossigeno ad adsorbimento con oscillazione della pressione. L'adsorbente con prestazioni eccellenti è la chiave per determinare se il dispositivo di produzione di ossigeno ad assorbimento con oscillazione di pressione soddisfa gli indicatori di valutazione. Generalmente, gli adsorbenti riempiti nella torre di adsorbimento assiale sono allumina attivata e setaccio molecolare al litio, mentre quelli riempiti nella torre di adsorbimento radiale sono setaccio molecolare 13X e setaccio molecolare al litio.

Allumina attivata

L'allumina attivata è un materiale solido poroso, altamente disperso con un'ampia area superficiale, una specifica di Φ3~5 mm, sferico, resistente all'usura, resistente allo schiacciamento e non tossico. Le proprietà fisiche e chimiche sono estremamente stabili e non reagisce chimicamente a quasi tutti i gas e liquidi corrosivi. L'allumina attivata viene riempita sul fondo della torre di adsorbimento e viene utilizzata principalmente per rimuovere l'umidità dalla fonte di gas.

Setaccio molecolare 13X
Il setaccio molecolare 13X è un alluminosilicato di tipo sodio con proprietà fisiche e chimiche stabili, una specifica di Φ1,6~2 mm e una forma sferica. Il setaccio molecolare 13X viene riempito nella torre di adsorbimento e viene utilizzato principalmente per rimuovere l'umidità dalla fonte di gas.

Setaccio molecolare al litio

Allo stato attuale, il setaccio molecolare utilizzato per la produzione industriale di ossigeno è il setaccio molecolare al litio. Questo perché Li+ è lo ione metallico con il raggio più piccolo, ha un'elevata densità di carica e un'elevata polarizzabilità e ha un'interazione più forte con N2. Il setaccio molecolare del litio non solo ha un'area superficiale specifica sviluppata, ma ha anche una distribuzione dei pori molto uniforme. Ha un'elevata capacità di assorbimento dell'azoto in condizioni di bassa pressione, elevata velocità di assorbimento, forte selettività, elevata resistenza e basso tasso di usura. Il setaccio molecolare al litio viene caricato nella torre di adsorbimento per assorbire l'azoto nella fonte di gas.

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