Dans la fabrication industrielle moderne, il existe une demande généralisée d'oxygène de haute pureté dans différentes applications. L'approvisionnement des quantités requises d'oxygène gazeux peut être rendu rentable grâce à l'accès à un générateur d'oxygène dédié.
Aujourd'hui, permettez-moi de vous présenter le fonctionnement d'un générateur d'oxygène industriel et de décrire les applications les plus courantes du gaz généré.
Qu'est-ce qu'un générateur d'oxygène ?
Un générateur d'oxygène est un appareil qui sépare l'oxygène de l'air comprimé à l'aide d'une technologie d'adsorption sélective spéciale appelée adsorption modulée en pression (PSA). L'air comprimé utilisé dans le processus de génération d'oxygène a une composition similaire à l'air ambiant avec 21 % d'oxygène et 78 % d'azote. L'oxygène contenu dans l'air comprimé est autorisé à s'écouler à travers un tamis moléculaire de zéolithe qui retient l'azote, ce qui donne de l'oxygène de haute pureté aux sorties de production de gaz.
Principes de fonctionnement d'un générateur d'oxygène PSA
Le processus d'adsorption modulée en pression pour un générateur d'oxygène PSA est essentiellement le même que celui d'un générateur d'azote avec une distinction majeure. Le matériau adsorbant à l'intérieur de son tamis moléculaire est composé de zéolite plutôt que de carbone que l'on trouve dans un dispositif PSA à l'azote.
Au cours d'une opération de routine, l'air comprimé canalisé à travers le générateur d'oxygène sera séparé en ses gaz composants. Le tamis moléculaire de zéolite adsorbera sélectivement l'azote qui le rencontre tout en permettant à l'oxygène gazeux de haute pureté de s'écouler vers une sortie de gaz produit.
Une caractéristique unique de la zéolite qui la rend idéale pour un générateur d'oxygène est sa capacité à libérer l'azote gazeux retenu une fois que la pression à l'intérieur du générateur est relâchée. Il est ainsi assez facile de régénérer le milieu pour un nouveau cycle de génération d'oxygène.
En plus de notre variante PSA, GENERON fabrique également un générateur d'oxygène Longfian qui alimente les cuves de zéolithe à l'aide d'une soufflante basse pression et les régénère sous vide.
Générateur d'oxygène vs concentrateur d'oxygène
Ces termes générateur d'oxygène et concentrateur d'oxygène sont assez souvent utilisés de manière interchangeable et signifient essentiellement la même chose. De manière générique, un concentrateur d'oxygène est un terme utilisé pour définir un dispositif de génération d'oxygène à plus petite échelle (concentrateurs domestiques portables), tandis qu'un générateur d'oxygène est un terme plus couramment utilisé pour décrire un équipement qui traite de grandes quantités d'oxygène utilisées dans la fabrication industrielle.
Composants des générateurs d'oxygène
Les composants typiques d'une machine de production d'oxygène sont décrits ci-dessous :
Une unité de compression d'air
Filtres à particules et coalescents
Sécheurs d'air pour instruments
Deux cylindres/tours remplis de pastilles de zéolite absorbantes
Un seul réservoir stabilisateur de pression
Vannes d'entrée et de sortie
Tuyauterie de circulation de gaz
Bien que les trois premiers composants mentionnés fassent techniquement partie du générateur d'oxygène lui-même, ils sont cruciaux pour sa fonction de fourniture d'air comprimé propre et sec à l'unité PSA pour la séparation et la concentration d'oxygène.
Applications de générateur d'oxygène
Les générateurs d'oxygène sont actuellement utilisés dans une large gamme d'applications de fabrication commerciales et industrielles. Ces appareils jouent un rôle crucial dans la fourniture des quantités utiles d'oxygène gazeux nécessaires pour conduire divers processus.
Les applications typiques des générateurs d'oxygène PSA incluent :
Stations d'épuration et de traitement des eaux usées
Fabrication de verre
Industries de l'alimentation/des boissons
Fabrication de papier
Métallurgie
Processus d'oxydation chimique
Pisciculture commerciale
Exploitation minière
Procédés de gazéification
Comment fonctionne un générateur d'oxygène ?
Un générateur d'oxygène utilisant la technologie PSA utilise la capacité d'un matériau zéolite adsorbant à séparer un flux d'air comprimé en ses gaz composants. Le processus d'adsorption modulée en pression pour produire de l'oxygène de haute pureté est un cycle en deux étapes qui implique des activités d'adsorption et de désorption simultanées dans deux tours de génération.
Adsorption
L'étape d'adsorption de la génération d'oxygène utilise une tour d'adsorption remplie de pastilles de zéolite moléculaire qui retient sélectivement l'azote tout en permettant à l'oxygène de passer dans un réservoir de collecte sous forme de gaz produit sous pression.
Ce processus d'adsorption sélective se poursuivra jusqu'à ce que la tour d'adsorption atteigne son point de saturation maximum auquel le tamis zéolitique ne peut plus absorber plus d'azote gazeux.
Désorption
Cette deuxième étape du processus de génération d'oxygène PSA est essentiellement une inversion du processus d'adsorption. Une fois le point de saturation d'une tour en phase d'adsorption atteint, sa fonction est altérée. La régénération du matériau zéolitique s'effectue en dépressurisant rapidement le cylindre pour libérer l'azote gazeux absorbé dans l'atmosphère.
L'ensemble du processus PSA est automatisé avec une unité de régulation centrale détectant les niveaux de saturation en oxygène et en azote gazeux dans les tours d'adsorption et de désorption. Le changement de phase se fait en ouvrant ou en fermant les vannes de processus appropriées et en augmentant ou en réduisant la pression dans les cylindres garnis de zéolite.
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