VPSA O2-Anlage

Produktionskapazität:
1,000Nm³/h bis 80,000Nm³/h, entsprechend etwa 34 TPD bis 2.700 TPD flüssiger Sauerstoff.

Die Vakuum-Druckwechseladsorption (VPSA) ist eine hocheffiziente Gastrennungstechnologie, die die selektiven Adsorptionseigenschaften spezifischer Adsorptionsmittel für verschiedene Gasmoleküle nutzt, um die Trennung von Gaskomponenten zu erreichen. Basierend auf diesem fortschrittlichen Prinzip nutzt das VPSA-O2-System spezielle Adsorbentien, um Sauerstoff aus der Luft zu extrahieren und zu konzentrieren und so sicherzustellen, dass Benutzer eine hochreine Sauerstoffversorgung erhalten. Diese Technologie bietet die Vorteile eines geringen Energieverbrauchs, einer einfachen Bedienung und geringer Wartungskosten und eignet sich für groß angelegte Sauerstoffproduktionsanwendungen.

Auswahl und Design des Adsorptionsturms

Der Adsorptionsturm ist eine sehr wichtige Ausrüstung in der Vakuum-Druckwechseladsorptions-Sauerstoffproduktionsvorrichtung. Das strukturelle Design des Adsorptionsturms beeinflusst die Nutzungswirkung des Molekularsiebs und wirkt sich dann auf die Stabilität der Produktleistung und Reinheit aus.

Axiale Turmstruktur

Im Allgemeinen wird für Vakuum-Druckwechseladsorptions-Sauerstoffproduktionsgeräte mit einer Kapazität von weniger als 2000 Nm3/h in der Industrie ein Gastrennverfahren mit axialer Turmstruktur eingesetzt, wie in Abbildung 1 dargestellt. Die Rohluft tritt von unten in den Adsorptionsturm ein des Adsorptionsturms, und nach der Trennung durch das Adsorptionsmittel strömt der Sauerstoff oben aus dem Adsorptionsturm aus. Der Axialturm hat eine einfache Struktur, eine praktische Packung, niedrige Herstellungskosten, einen geringen mechanischen Verschleiß des Adsorptionsmittels im Bett und kann bei hoher Temperatur und hohem Druck betrieben werden. Die Nachteile sind eine schlechte Luftstromverteilung, ein großer Totraum, ein großer Bettwiderstand und eine große Bodenfläche.

Radiale Turmstruktur

Im Allgemeinen werden in der Industrie für Vakuum-Druckwechseladsorptions-Sauerstoffproduktionsgeräte mit einer Kapazität von mehr als 2000 Nm3/h radiale Adsorptionstürme eingesetzt. Der vertikale Radialfluss-Adsorptionsturm besteht aus einer Außenhülle, drei Zwischenzylindern mit speziellen Öffnungen und einem Zentralrohr.

Die Rohluft tritt von der Unterseite des Adsorptionsturms ein, gelangt durch den Gasverteiler in den äußersten Ringraum und passiert dann die 13X-Adsorptionsschicht. Nachdem die Feuchtigkeit in der Luft adsorbiert ist, gelangt sie in die Adsorptionsschicht des Molekularsiebs. Nachdem der Stickstoff in der Luft adsorbiert ist, strömt der Sauerstoff nach dem Durchströmen des zentralen Rohrdrahtgeflechts von oben aus.
Bei der Desorption passiert der Stickstoff das Zentralrohr, die Molekularsiebschicht und die 13X-Schicht und wird am Boden des Adsorptionsturms abgeführt.

Im Vergleich zum axialen Adsorptionsturm bietet der vertikale Radialfluss-Adsorptionsturm die folgenden Vorteile: gleichmäßige Luftstromverteilung, kleiner Bettwiderstand, kleiner Totraum, große sofortige Kontaktfläche zwischen Molekularsieb und Gas, höhere Molekularsiebausnutzung, geringer Platzbedarf und geringere Energieverbrauch.

Auswahl des Adsorbens

Adsorbens ist das Herzstück des Geräts zur Herstellung von Sauerstoff durch Druckwechseladsorption. Das Adsorptionsmittel mit hervorragender Leistung ist der Schlüssel zur Bestimmung, ob das Gerät zur Herstellung von Sauerstoff durch Druckwechseladsorption die Bewertungsindikatoren erfüllt. Im Allgemeinen handelt es sich bei den im axialen Adsorptionsturm eingefüllten Adsorptionsmitteln um aktiviertes Aluminiumoxid und Lithium-Molekularsieb, und bei den im radialen Adsorptionsturm eingefüllten Adsorptionsmitteln handelt es sich um 13X-Molekularsiebe und Lithium-Molekularsiebe.

Aktiviertes Aluminiumoxid

Aktiviertes Aluminiumoxid ist ein poröses, hochdisperses Feststoffmaterial mit einer großen Oberfläche, einer Spezifikation von Φ3~5 mm, kugelförmig, verschleißfest, bruchfest und ungiftig. Die physikalischen und chemischen Eigenschaften sind äußerst stabil und es reagiert chemisch nicht auf fast alle korrosiven Gase und Flüssigkeiten. Am Boden des Adsorptionsturms wird aktiviertes Aluminiumoxid eingefüllt, das hauptsächlich zur Entfernung von Feuchtigkeit aus der Gasquelle verwendet wird.

13X Molekularsieb
Das 13X-Molekularsieb ist ein Aluminiumsilikat vom Natriumtyp mit stabilen physikalischen und chemischen Eigenschaften, einer Spezifikation von Φ1,6~2 mm und einer Kugelform. 13X-Molekularsieb wird in den Adsorptionsturm eingefüllt und dient hauptsächlich dazu, Feuchtigkeit aus der Gasquelle zu entfernen.

Lithium-Molekularsieb

Das derzeit für die industrielle Sauerstoffproduktion verwendete Molekularsieb ist Lithium-Molekularsieb. Dies liegt daran, dass Li+ das Metallion mit dem kleinsten Radius ist, eine hohe Ladungsdichte und eine hohe Polarisierbarkeit aufweist und eine stärkere Wechselwirkung mit N2 aufweist. Lithium-Molekularsieb hat nicht nur eine entwickelte spezifische Oberfläche, sondern auch eine sehr gleichmäßige Porenverteilung. Es verfügt über eine hohe Adsorptionskapazität für Stickstoff unter Niederdruckbedingungen, eine schnelle Adsorptionsgeschwindigkeit, eine starke Selektivität, eine hohe Festigkeit und eine geringe Verschleißrate. Lithium-Molekularsieb wird in den Adsorptionsturm geladen, um Stickstoff in der Gasquelle zu adsorbieren.

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