PSA窒素プラント
PSA酸素製造技術の発展における主な要素は、高性能プログラマブルバルブ技術、高性能酸素濃縮吸着剤技術、およびプロセス技術です。現在、これらの技術は効果的に解決されており、ドイツ製の分子ふるい、プログラム制御バルブ、そして国内で独自に開発したプロセスを用いることで、容易に酸素濃縮ガスを製造することができます。
PSA酸素製造装置は、特殊な吸着剤を用いて圧力スイング吸着技術により常温で空気中の酸素を濃縮する装置です。圧力スイング吸着（PSA）は高度なガス分離技術です。分子ふるいを用いて加圧吸着、加圧解放脱着、そして循環操作を行います。生成ガスには通常、酸素、アルゴン、そして少量の窒素が含まれています。吸着剤はPSA酸素製造装置の中核部品です。PSA酸素製造装置は、輸入された5A分子ふるいを採用しています。
スクリーンまたは自社開発の吸着剤は、空気中の窒素、二酸化炭素、水などを吸収しますが、酸素は吸収しません。図：
製品名：圧力変化吸着酸素製造装置
カテゴリー: 圧力スイング吸着装置
出力（Nm3/h）: 50、80、100、120、150
製品酸素純度：90％～95％
製品酸素排出圧力：0.4～0.5Mpa
消費電力:≤0.35kwh/m3 O2
圧力スイング吸着法による酸素製造装置の特徴：
分子ふるいは、優れた性能、低消費、長寿命を誇ります。
この製品の酸素出力は他の製品よりも高いです。
同種の製品と比較すると、この装置は単位窒素を生成し、エネルギー消費量が少なく、冷却水の消費量が少ないという特徴があります。
機器全体が高度に自動化されています。
圧力スイング吸着による酸素製造の基本原理：
圧力スイング吸着法による酸素製造の基本原理は、異なる圧力によるゼオライト分子ふるい（ZMS）への空気中の窒素と酸素の吸着性能の違いを利用して酸素と窒素を分離することです。吸着分離における脱着圧力の違いに応じて、通常、圧力は以下のように分けられます。
吸着酸素を2つの異なるプロセスに分割することで、ユーザーは作業条件の異なる要件に応じて適切なプロセスを選択し、最小の単位消費量を達成できます。PSA装置の単位エネルギー消費量は0.4～0.5KWhで、これは全低圧大気圧深冷空気の消費量に相当します。
設備投資、運用コストにおいて競争力があります。
1.大気圧脱着PSA酸素生成
圧縮空気は前処理システムを経て油や埃などの固体不純物とほとんどのガス状水分を除去し、蛍石分子ふるい（ZMS）を充填した吸着塔に入り、空気中の窒素、二酸化炭素、水蒸気が吸着剤に吸収され、吸着層を通して酸素が分離されます。吸着塔内で吸着された不純物が一定量に達すると、吸着剤は大気中に脱着され、吸着剤が再生されます。PLCまたはDCSシステムの制御下で、2つまたは3つの塔で構成される吸着分離システムは、連続的な酸素製造、いわゆる常圧脱着可変圧力吸着酸素製造（PSA-O）を完了します。
2.真空脱着圧力スイング吸着酸素製造（VSA-O）
送風機を通った原料空気は、浄化・除塵された後、ゼオライト分子ふるい（ZMS）を備えた吸着塔に入ります。空気中の窒素、二酸化炭素、水蒸気は吸着剤に吸収され、酸素は吸着剤層を通して分離されます。吸着塔内の吸着不純物が一定量に達すると、まず大気の吸着・脱着が行われ、その後、真空ポンプによって吸着剤が完全に再生されます。PLCまたはDCSシステムの制御下で、2つまたは3つの塔で構成される吸着分離システムは、連続的な酸素製造、いわゆる真空脱着可変圧力吸着酸素製造（VPSA-O）を完了します。
圧力スイング吸着装置の特徴
圧力スイング吸着は、今日の世界のガス供給分野において不可欠な地位を占める高度なガス分離技術です。圧力スイング吸着酸素製造装置の主な特徴は次のとおりです。
この装置には、プロセスフローが簡単で、構造がコンパクトで、設備投資が少ないという利点があります。
この装置は床面積が小さく、屋内でも屋外でも使用できます。
装置は高度に自動化されており、開閉も便利です。
装置の運用・保守コストは深冷方式よりも低くなります。
この装置は独立性が強く、安定性が優れ、信頼性が高く、常温・低圧で動作し、安全性能も優れています。
装置の規模は 0.2 ～ 5500 Nm3/h で、生成される酸素の純度は 25 ～ 95% に達します。
装置出口圧力：大気圧脱着装置は0.3～0.55MPa、真空脱着装置は15KPa。拡張構成加圧で使用できます。
圧力スイング吸着法による酸素製造装置の基本構成
原料用空気圧縮機またはファン
ガス源前処理システム（油除去、除塵、除水、冷却装置を含む）
吸着塔（乾燥剤と分子ふるいを含む）
原料空気と完成酸素バッファータワー
切替バルブとガス配管
真空ポンプ（真空脱着プロセス用）
酸素ブースターと充填装置
設備自動制御システムおよび純度検出システム
純度調整およびガス分配システム（さまざまなプロセスと要件に基づいて選択された構成）
圧力スイング吸着酸素製造装置の設置および運転条件
設置条件：設置場所は清潔で滑らかで、クレーンやフォークリフトの設置が容易でアクセスしやすいこと
使用環境要件：設置場所周辺の空気は清浄で、オイルミストや腐食性ガスがなく、換気が良好であること
サポート条件：電源：380V/50Hz/3相5線
冷却水：本発明は、工業用の冷凍・冷却水に関する。
可変圧力吸着酸素製造装置の選択に関する考慮事項
具体的な型式選定の前に、まずは必要な酸素装置の最終生成ガスの要件を確認し、メーカーの推奨に従って必要な装置のプロセスを決定します。
設備設計の合理性を検証する（各装備セットが合理的で、必要であり、最大限の効果を発揮しているか）
機器の動作信頼性の確認
研究開発能力、製造経験、製造業者のレベル
酸素製造設備のコスト（設備価格、必要な水、電気、敷地とその費用、設備のメンテナンス費用、設備の耐用年数）は、設備の価格だけでなく、総合的に計算されます。
応用
電気炉による製鋼、非鉄金属の製錬、酸素濃縮による鉄の製錬
化学肥料ガス製造、各種酸化、石炭ガス化、オゾン発生
工業用加熱炉用燃焼支持鋳造スカイピアシング炉
製紙産業における酸素蒸発、漂白、黒液酸化
酸素曝気活性汚泥法による産業廃水および都市廃水の処理
ナフサ分解とカーボンブラック製造
高密度養殖
鉄酸素セメント、耐火レンガの製造、セメント産業におけるガラス加工
病院の酸素供給と医療用酸素、高圧酸素室と酸素バー
膜分離法：
空気中の酸素と窒素の成分を高分子フィルムの透過選択性を利用して分離する方法を膜分離法といいます。この方法で酸素や窒素を製造する装置は、容量や純度に一定の制限があり、一般的には純度が800Nm3/h未満、99.5%未満の窒素製品の製造に主に使用されます。
窒素製造のための膜分離装置の原理
膜ガスの物質移動プロセスが計算されてから100年以上が経ちました。ポリマーおよび膜における単一ガス輸送に関する研究は数多く行われてきました。しかし、膜の実用化はここ数十年のことです。最も顕著な例は、核兵器中のウラン同位体の分離です。ポリマー膜におけるガス透過性と選択性が工業的経済的価値を持つまでに発展し、膜が今日のように大規模に使用されるようになったのは、1970年代後半になってからでした。
中空糸膜は、数千本の高分子材料を重合させた中空糸フィラメントの膜集合体です。2種類以上のガスを混合して高分子膜に通すと、膜中の各種ガスの溶解度と拡散係数の差により、異なるガスの膜透過速度が異なります。この特性に基づき、ガスは「高速ガス」と「低速ガス」に分けられます。
中空高分子膜のガス透過は複雑なプロセスです。その透過メカニズムは、ガス分子がまず膜表面に吸着して溶解し、次に膜内に拡散し、最後に膜の反対側から脱着するというものです。膜分離技術は、膜中における異なるガスの溶解係数と拡散係数の差を利用してガス分離を実現します。混合ガスに一定の駆動力（膜両側の圧力差または圧力比）が作用すると、水蒸気、酸素、水素、ヘリウム、硫化水素、二酸化炭素などの比較的透過速度の速いガスは膜の透過側で除去され、窒素ガス、アルゴン、メタン、一酸化炭素などの比較的透過速度の遅いガスは膜の保持側に保持されて濃縮され、混合ガスの分離目的を達成します。
膜分離器によって選択された材料の分離効率の制限により、空気から窒素を分離するために使用される分離器の工業用コンポーネントは中空糸膜により顕著であり、中空糸の大きな分離比表面積に基づく工業用膜コンポーネントは顧客の分離要件をよりよく満たすことができます。一般的に、より良い経済指標を取得し、低投資と低単位消費の目的を達成するために、膜窒素製造では高圧プロセスが採用されています。
高圧フロー膜窒素製造
圧縮空気は前処理システムを経て油、埃、ほとんどのガス状水などの固体不純物を除去し、予熱後に膜分離装置に入ります。水蒸気、酸素、水素、ヘリウム、硫化水素、二酸化炭素など、比較的透過速度の速いガスは膜を透過し、膜の透過側で除去されます。一方、窒素、アルゴン、メタン、一酸化炭素など、比較的透過速度の遅いガスは膜の保持側で保持され、濃縮されます。PLCまたはDCSシステムによる制御下で、システムは連続的かつ安定した窒素出力を実現できます。この原理に基づく酸素と窒素の分離方法は、高圧フロー膜窒素製造（MKH-N）と呼ばれています。
膜窒素製造装置の主な特徴：
この装置は、シンプルなプロセスフロー、コンパクトな構造、低い設備投資といった利点がある。
デバイスのサイズは小さく、屋内でも屋外でも操作できます。
この装置は高度に自動化されており、開閉も簡単です。10分で純度を実現
本発明は、バルブ開閉などの可動部品を持たず、壊れやすい部品を定期的に交換する必要がなく、メンテナンスもほとんど必要ありません。
膜分離器を増やすことで窒素生産量を増やすことが容易になる
本装置の運転・保守コストはPSAよりも低く、純度80～98%の範囲では優れた性能・価格比を有し、他の空気分離方法とは比較にならない利点を有し、エネルギー消費量も低い。
この装置は独立性が強く、安定性、信頼性が高く、常温・低圧で動作し、安全性能も優れています。
装置の規模は0.2～50000 Nm3 / hで、製品窒素の純度は80～99.9％を満たすことができます。
高圧フロー膜窒素製造装置の主要構成部品
エアコンプレッサー
空気源前処理アセンブリ
エアバッファタンク
膜分離器
完成した窒素バッファータンク
スイッチングバルブと対応するチューブ
自動制御・検出システム
スケーラブルな減圧構成加圧システム
膜窒素製造装置の設置および運転条件
設置条件：設置場所は清潔で滑らかで、クレーンやフォークリフトの設置が容易でアクセスしやすいこと
使用環境要件：設置場所周辺の空気は清浄で、オイルミストや腐食性ガスがなく、換気が良好であること
サポート条件：電源：380V/50Hz/3相5
冷却水：業界規格に適合した冷凍・冷却水
膜窒素装置の選択に関する考慮事項
具体的なタイプを選択する前に、必要な窒素装置の最終製品ガスの要件をまず確認し、製造業者の推奨に基づいて必要な装置のプロセスを決定します。
設備設計の合理性を検証する（各設備セットが合理的で、必要であり、最大限の効果を発揮しているか）
設備運用の信頼性調査（設備設計における保証措置の合理性確認）
研究開発能力、製造経験、製造業者のレベル
窒素設備のコスト（設備価格、必要な水、電気、敷地、設備導入費用、設備使用・維持費、設備耐用年数）を総合的に計算します。設備価格だけでなく、
膜分配原理
膜におけるガス物質移動の研究は100年以上の歴史があります。ポリマーおよび膜における単一ガス輸送に関する研究は数多く行われ、理論的な発展を遂げてきました。しかし、膜の実用化はここ数十年のことです。顕著な例は、核兵器中のウラン同位体の分離です。ポリマー膜のガス透過性と選択性が工業的経済的価値を持つまでに発展し、今日のように膜が大規模に利用されるようになったのは、1970年代後半になってからでした。
一般的に、膜はあらゆるガスに対して透過性がありますが、透過度は一定ではありません。中空高分子膜のガス透過は複雑なプロセスです。その透過メカニズムは、ガス分子がまず膜表面に吸着して溶解し、次に膜内部に拡散し、最終的に膜の反対側から脱着するというものです。膜分離技術は、膜における異なるガスの溶解係数と拡散係数の差を利用してガス分離を実現します。混合ガスに一定の駆動力（膜両側の圧力差または圧力比）が作用すると、水蒸気、酸素、水素、ヘリウム、硫化水素、二酸化炭素など、比較的透過速度の速いガスは膜の透過側に濃縮され、窒素ガス、アルゴン、メタン、一酸化炭素など、比較的透過速度の遅いガスは膜の保持側に捕捉されて濃縮され、混合ガスの分離目的を達成します。
膜分離酸素製造装置のプロセス
分離条件における異なる圧力に応じて、通常、膜酸素生成を 2 つの異なるプロセスに分けます。ユーザーは、異なる作業条件の要件に応じて適切なプロセスを選択し、最小単位消費の目的を達成できます。
1.高圧フロー膜酸素製造
圧縮空気は前処理システムを経て油、埃、大部分の気体水などの固体不純物を除去し、予熱後に膜分離器に入り、水蒸気、酸素、水素、ヘリウム、硫化水素、二酸化炭素などの比較的透過速度が速いガスが膜の透過側で濃縮され、窒素、アルゴン、メタン、一酸化炭素などの比較的透過速度が遅いガスは膜の保持側で保持され、濃縮されます。PLCまたはDCSシステムの制御下で、システムは酸素の連続的で安定した出力を実現できます。
2.酸素製造のための負圧フロープロセス
送風機で浄化・除塵された原料空気は膜分離装置に導入され、窒素、アルゴン、メタン、一酸化炭素など比較的透過速度の遅いガスは膜の保持側に蓄積され、排ガスとして排出されます。一方、透過側の酸素富化空気は真空ポンプによって製品ガスとして回収されます。PLCまたはDCSシステムによる制御により、安定した純度の酸素を連続的に得ることができます。
膜分離酸素製造装置の特徴
膜酸素窒素分離装置の主な特徴
この装置は、シンプルなプロセスフロー、コンパクトな構造、低い設備投資といった利点がある。
この装置は小型で、屋内でも屋外でも使用できる。
この装置は高度に自動化されており、開閉も簡単です。10分で酸素濃度を測定できます。
本発明は、バルブ開閉などの可動部品を持たず、壊れやすい部品を定期的に交換する必要がなく、メンテナンスもほとんど必要ありません。
膜分離器を増やすことで、酸素濃縮空気の生産量を容易に拡大できる。
本装置の運転・保守コストはPSAよりも低く、純度25～35%の範囲では優れた性能・価格比を実現しています。また、燃焼支援用途においては、他の空気分離方法とは比較にならないほどの優位性を有し、運転エネルギー消費量も低く抑えられています。
この装置は独立性が強く、安定性、信頼性が高く、常温・低圧で動作し、安全性能も優れています。
装置の規模は0.2～50000 Nm3/hで、製品酸素の純度は25～45%に達する。
膜分離酸素製造装置の基本構成
高圧プロセス装置/低圧プロセス装置の主要構成部品
エアコンプレッサー/1台、ブロワーユニット
空気源前処理アセンブリ/ 2、除塵、冷却器
エアバッファタンク/3、膜分離器
膜分離装置/4. 完成した酸素バッファータンク
完成した酸素バッファータンク/5、切替バルブおよび対応するパイプ
切替バルブおよび対応配管/6、真空ポンプユニット
自動制御、検出システム/7、酸素過給機
スケーラブル加圧システム/8、自動制御、検出システム
膜酸素製造装置の設置および運転条件
設置条件：設置場所は清潔で滑らかで、クレーンやフォークリフトの設置が容易でアクセスしやすいこと
使用環境要件：設置場所周辺の空気は清浄で、オイルミストや腐食性ガスがなく、換気が良好であること
サポート条件：電源：380V/50Hz/3相5
冷却水：業界規格に適合した冷凍・冷却水
膜酸素製造装置の選択に関する考慮事項
具体的な型式選定の前に、まずは必要な酸素装置の最終生成ガスの要件を確認し、メーカーの推奨に従って必要な装置のプロセスを決定します。
設備設計の合理性を検証する（各設備セットが合理的で、必要であり、最大限の効果を発揮しているか）
設備運用の信頼性調査（設備設計における保証措置の合理性確認）
研究開発能力、製造経験、製造業者のレベル
酸素機器のコスト（機器価格、必要な水、電気、敷地とその費用、機器のメンテナンス費用、機器の耐用年数）を総合的に計算します。機器の価格だけではありません。
