VPSA O2 プラント

生産能力:
1,000Nm3/h ～ 80,000Nm3/h、液体酸素の約 34 TPD ～ 2,700 TPD に相当します。

真空圧力スイング吸着 (VPSA) は、さまざまなガス分子に対する特定の吸着剤の選択的吸着特性を利用してガス成分の分離を実現する、高効率のガス分離技術です。この高度な原理に基づいて、VPSA-O2 システムは特別な吸着剤を使用して空気から酸素を抽出および濃縮し、ユーザーが高純度の酸素を確実に供給できるようにします。この技術は、エネルギー消費が低く、操作が簡単で、メンテナンスコストが低いという利点があり、大規模な酸素生成用途に適しています。

吸着塔の選定と設計

吸着塔は真空圧力スイング吸着酸素製造装置において非常に重要な装置です。吸着塔の構造設計はモレキュラーシーブの使用効果に影響を与え、さらに製品の生産量と純度の安定性に影響します。

アキシャルタワー構造

一般に、能力2000Nm3/h未満の真空圧力スイング吸着式酸素製造装置では、図1に示すように、業界ではアキシャルタワー構造のガス分離方式が採用されています。原料空気は吸着塔の底部から入ります。酸素は吸着塔の塔頂に到達し、吸着剤で分離された後、吸着塔の塔頂から流出します。軸塔は構造が簡単で、パッキングが便利で、製造コストが低く、床内の吸着剤の機械的磨耗が小さく、高温高圧下で運転できます。欠点は、空気流の分布が悪く、デッドスペースが大きく、ベッドの抵抗が大きく、床面積が大きいことです。

放射状タワー構造

一般に、2000Nm3/h以上の真空圧力スイング吸着式酸素製造装置には、業界では放射状吸着塔が採用されています。垂直放射流吸着塔は、外殻、特殊な開口部を備えた 3 つの中間シリンダー、および中央管で構成されています。

原料空気は吸着塔の底部から入り、ガス分配器を通って最外側の環状空間に入り、13X吸着層を通過します。空気中の水分は吸着された後、モレキュラーシーブの吸着層に入ります。空気中の窒素を吸着した後、酸素は中央管の金網を通って上部から流出します。
脱着中、窒素は中央管、モレキュラーシーブ層、13X 層を通過し、吸着塔の底部から排出されます。

軸流吸着塔と比較して、垂直放射流吸着塔には次の利点があります: 均一な空気流分布、小さな床抵抗、小さなデッドスペース、モレキュラーシーブとガス間の大きな瞬間接触面積、より高いモレキュラーシーブの利用率、小さな設置面積、より低い設置面積エネルギー消費。

吸着剤の選択

吸着剤は圧力スイング吸着酸素生成装置の中核です。圧力スイング吸着式酸素製造装置が評価指標を満たしているかどうかは、優れた性能を持った吸着剤が鍵となります。一般に軸方向吸着塔に充填される吸着剤は活性アルミナとリチウムモレキュラーシーブであり、放射状吸着塔に充填される吸着剤は13Xモレキュラーシーブとリチウムモレキュラーシーブです。

活性アルミナ

活性アルミナは多孔質で表面積が大きく分散性の高い固体材料で、仕様はΦ3～5mm、球状、耐摩耗性、耐破砕性、無毒です。物理的・化学的性質が極めて安定しており、ほとんどの腐食性ガスや液体に対して化学反応を起こしません。活性アルミナは吸着塔の底部に充填されており、主にガス源から水分を除去するために使用されます。

13X モレキュラーシーブ
13Xモレキュラーシーブは、安定した物理的・化学的性質を備えたナトリウム型アルミノケイ酸塩で、仕様はΦ1.6～2mm、形状は球状です。吸着塔には 13X モレキュラーシーブが充填されており、主にガス源から水分を除去するために使用されます。

リチウムモレキュラーシーブ

現在、工業用酸素製造に使用されているモレキュラーシーブはリチウムモレキュラーシーブです。これは、Li+ が最小半径の金属イオンであり、高い電荷密度と高い分極率を持ち、N2 とより強い相互作用を持つためです。リチウムモレキュラーシーブは、比表面積が大きいだけでなく、細孔分布も非常に均一です。低圧条件下で窒素に対する高い吸着能力、速い吸着速度、強い選択性、高強度、低い摩耗率を備えています。吸着塔にはリチウムモレキュラーシーブが装填されており、ガス源内の窒素を吸着します。

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