Die Vakuum-Druckwechseladsorption (VPSA) ist eine effiziente und energiesparende Methode zur Sauerstoffaufbereitung. Die Trennung von Sauerstoff und Stickstoff erfolgt durch selektive Adsorption von Molekularsieben. Der Prozessablauf umfasst im Wesentlichen die folgenden Kernelemente:

1. Rohluftaufbereitungssystem

Luftkompression: Das Gebläse komprimiert die Umgebungsluft auf ca. 63 kPa (Überdruck), um die Energie für die anschließende Adsorption bereitzustellen. Der Kompressionsprozess erzeugt hohe Temperaturen, die mit einem Wasserkühler auf die erforderliche Prozesstemperatur (ca. 5–40 °C) gekühlt werden müssen.

Vorbehandlungsreinigung: Ein zweistufiger Filter wird verwendet, um mechanische Verunreinigungen zu entfernen, und eine Trocknungsvorrichtung wird verwendet, um Schadstoffe wie Feuchtigkeit und Ölnebel zu entfernen und so das Molekularsieb-Adsorbent zu schützen.

2. Adsorptionstrennsystem

Doppelturm-Wechseladsorption: Das System ist mit zwei Adsorptionstürmen ausgestattet, die mit Zeolith-Molekularsieben bestückt sind. Während ein Turm adsorbiert, wird der andere Turm regeneriert. Druckluft tritt von unten in den Turm ein, und das Molekularsieb adsorbiert bevorzugt Verunreinigungen wie Stickstoff und Kohlendioxid, während Sauerstoff (Reinheit 90–95 %) oben aus dem Turm austritt.

Druckregelung: Der Adsorptionsdruck wird normalerweise unter 55 kPa gehalten und die automatische Umschaltung wird durch pneumatische Ventile erreicht.

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3. Desorptions- und Regenerationssystem

Vakuumdesorption: Nach der Sättigung reduziert die Vakuumpumpe den Druck im Turm auf -50 kPa, desorbiert Stickstoff und leitet ihn in den Abgasschalldämpfer ab.

Sauerstoffspülung: In der späteren Phase der Regeneration wird etwas Produktsauerstoff eingeführt, um den Adsorptionsturm zu spülen und so die Adsorptionseffizienz des nächsten Zyklus weiter zu verbessern.

4.Produktverarbeitungssystem

Sauerstoffpuffer: Diskontinuierliche Sauerstoffprodukte werden zunächst in einem Puffertank (Druck 14–49 kPa) gespeichert und dann vom Kompressor auf den vom Benutzer benötigten Druck gebracht.

Reinheitsgarantie: Durch Feinfilter und Flow-Balance-Kontrolle wird eine stabile Sauerstoffabgabe gewährleistet.

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5.Intelligentes Steuerungssystem

Verwenden Sie eine SPS, um einen vollautomatischen Betrieb mit Funktionen wie Drucküberwachung, Fehleralarm, Optimierung des Energieverbrauchs und Unterstützung der Fernüberwachung zu erreichen.

Der Prozess treibt den Adsorptions-Desorptionszyklus durch Druckänderungen an. Im Vergleich zur herkömmlichen PSA-Technologie reduziert die Vakuumunterstützung den Energieverbrauch deutlich (ca. 0,32–0,38 kWh/Nm³). Das Verfahren wird häufig in der Stahlindustrie, der Chemie, der Medizin und anderen Branchen eingesetzt und eignet sich besonders für Szenarien mit mittlerem und großem Sauerstoffbedarf.

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Zoey Gao

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Veröffentlichungszeit: 25. April 2025