У индустријској производњи кисеоника, ПСА и ВПСА су две главне-технологије на лицу места. Оба користе сита зеолита за адсорбовање азота, али се оштро разликују по дизајну циклуса, употреби енергије и идеалним применама. За средње{3}}до-велике биљке које троше 50–200 тона кисеоника дневно, погрешан избор може коштати преко 100.000 УСД годишње додатне енергије. Из нашег рада на пројекту у Схенгер Гасу, видели смо да се многи купци фокусирају на цену унапред и игноришу доживотне текуће трошкове. Ово поређење покрива пет кључних области-тип циклуса, енергетску ефикасност, издашност кисеоника, капитални трошак и одржавање{12}}како би вам помогли да са поуздањем изаберете.
ПСА & ВПСА: Ток процеса и кључна опрема
ПСА користи два слоја адсорбера у наизменичним циклусима. Док се један слој адсорбује на 0,4–0,7 МПа, други се регенерише при атмосферском притиску. Кисеоник се црпи са врха активног кревета. Потрошени слој се прочишћава одзрачивањем, омогућавајући ослобађање азота. Систем је једноставан-углавном адсорбери, пнеуматски вентили и ваздушни компресор.
ВПСА додаје вакуум пумпу кораку регенерације, повлачећи слој надоле на -0,05 до -0,07 МПа (мерач). Ово покреће дубљу десорпцију азота и омогућава да радни притисак падне на 0,3–0,5 МПа, смањујући потребе за компресијом напојног ваздуха. Компромис: додатне вакуумске пумпе и сложеније контроле вентила.
Референтне вредности за опоравак кисеоника и потрошњу енергије
Стопа обнављања кисеоника директно одражава колико се ефикасно користи слој молекулског сита. ПСА системи, ограничени непотпуном атмосферском десорпцијом, обично постижу стопе опоравка између 35% и 45%, пошто резидуални азот заузима активна места адсорпције. ВПСА, кроз своју регенерацију уз помоћ вакуума{4}}опоравља 55% до 70% кисеоника за напајање, што такође значи да је потребно мање материјала за сито за исти излаз, а димензије адсорбера се могу смањити у складу са тим.
Разлике у потрошњи енергије јасно се виде на рачунима за комуналне услуге. ПСА јединице генерално троше 0,38–0,45 кВх по Нм³ еквивалента чистог кисеоника, док ВПСА може досећи чак 0,28–0,35 кВх/Нм³. Размислите о постројењу са кисеоником од 100-тона-дневно- (приближно 2800 Нм³/х). ВПСА систем би уштедео отприлике 150–250 кВх на сат у поређењу са ПСА. По тарифи за индустријску електричну енергију од 0,10 УСД по кВх, то износи 120.000–200.000 УСД годишње (на основу 8.000 радних сати) – маржа која је довољно значајна да надокнади већу почетну инвестицију у ВПСА опрему.
Разматрање капиталних издатака и отиска
Са становишта набавке, ПСА системи имају јасну предност у погледу трошкова: нема вакуум пумпи, мање величине вентила и једноставнија контролна логика резултирају укупним ценама опреме за 20%–35% нижим од ВПСА за еквивалентне спецификације. За мале-апликације које троше мање од 200 Нм³/х, или за повремене операције које раде испод 3000 сати годишње, ПСА често представља бољу укупну економичност.
ВПСА захтева већу почетну инвестицију, првенствено захваљујући сетовима вакуумских пумпи и адсорберским посудама{0}}већег пречника. Међутим, побољшана рекуперација кисеоника се преводи у 20%–30% смањење компресије напојног ваздуха, делимично надокнађујући потрошњу снаге вакуум пумпи. Што се тиче отиска постројења, ВПСА адсорбери су око 15%–25% мањи од ПСА колега за исти капацитет, иако додатне вакуум пумпе и пуфер резервоари обично чине укупан системски отисак нешто већим од еквивалентног ПСА постројења.
Сложеност и поузданост одржавања
ПСА генератори имају једноставан дизајн са мање пнеуматских вентила (обично 8–12) и рутинско одржавање центара за замену филтера и провере заптивки вентила. Атмосферска десорпција елиминише ротирајућу вакуумску опрему, смањујући проблеме-у вези са вибрацијама и управљањем подмазивањем. Ово се претвара у ниже захтеве за вештинама за особље за одржавање и мање залихе резервних делова.
ВПСА уводи возове са вакуум пумпама који укључују додатно одржавање: лежајеве, заптивке, системе за хлађење и чешће праћење стања. Број вентила обично достиже 14–20, а контролне секвенце су софистицираније. Уз то, савремени ВПСА дизајни све више користе редундантне ротационе{4}}вакум пумпе са онлајн праћењем вибрација, а стварне стопе кварова на терену су значајно опали. Одлучујући фактор често лежи у локалној -могућности подршке након продаје- добављача, што је критеријум који треба да има тежину током процеса одабира.
Матрица одлучивања: од захтева за чистоћом до економије обима
Када оцењујете пројекат, препоручујемо да прегледате техничке опције у следећем редоследу:
- Чистоћа кисеоника: И ПСА и ВПСА поуздано производе 90%–95% кисеоника. Ако чистоћа прелази 95%, треба размотрити накнадно-пречишћавање или криогено одвајање ваздуха.
- Скала капацитета: Испод 300 Нм³/х, обично се преферира ПСА; између 300 и 800 Нм³/х, неопходна је детаљна економска процена узимајући у обзир локалне трошкове електричне енергије и годишњи рад; изнад 800 Нм³/х, енергетска предност ВПСА типично враћа инвестициони јаз у кратком периоду отплате.
- Годишњи радни сати: За мање од 4.000 сати годишње, ПСА нуди ниже укупне трошкове; изнад 6.000 сати годишње, ВПСА скоро увек побеђује.
- Корисне услуге на локацији: ВПСА захтева стабилније снабдевање расхладном водом (за хлађење вакуум пумпе) и одговарајућу изолацију темеља за управљање вибрацијама.
Трендови у индустрији и побољшања процеса
Нови материјали за сито замагљују стару ПСА-ВПСА линију. Високо{2}}литијум зеолити сада адсорбују отприлике 30% више азота од стандардних квалитета, помажући ПСА да постигне 50% обнављања кисеоника чак и без дубоког вакуума. На страни ВПСА, вакумски погони са променљивом-брзином омогућавају јединицама да подесе повлачење у реалном времену, смањујући снагу при делимичном оптерећењу.
За постојеће кориснике ПСА, додавање вакуумског појачивача је могуће-али само ако пловило то може да поднесе и вентили реагују довољно брзо. Ово најбоље функционише када је оригинални дизајн оставио простора за надоградње. Старији системи без те маргине захтевају блиску проверу-посебну за сајт.
ПСА и ВПСА нису ривали-већ одговарају различитим распонима капацитета и радним циклусима. У раним радовима на изводљивости, инсистирајте на верификованим подацима о потрошњи енергије из независних тестова и учините цену енергије кључним фактором понуде. Схенгер Гас нуди два прилагођена извештаја о симулацији на основу ваше криве потражње, стопе снаге и ограничења локације-тако да можете да упоредите јабуке са јабукама. На крају крајева,-кисеоник је енергетска игра. Право подударање са вашим стварним профилом оптерећења сваки пут надмашује ниску куповну цену.
