Description du produit
L'usine de génération d'oxygène PSA est un équipement de production d'oxygène avancé basé sur la technologie du tamis moléculaire. Son principe principal est d’utiliser les caractéristiques physiques d’adsorption et de désorption des tamis moléculaires. Dans des conditions sous pression, les tamis moléculaires adsorbent sélectivement l'azote présent dans l'air, de sorte que l'oxygène non adsorbé puisse être concentré. Après une purification plus poussée, cet oxygène concentré de haute pureté est libéré et permet aux patients de respirer. Lorsque le système est dépressurisé, le tamis moléculaire libère l'azote précédemment adsorbé et le rejette dans l'atmosphère. Ce procédé est réalisé en alternance entre deux tours d'adsorption. Grâce à des cycles périodiques de pressurisation et de décompression, de l'oxygène à haute concentration est produit de manière continue et stable pour assurer un approvisionnement continu en oxygène.
Principe de fonctionnement de base
L'adsorption modulée en pression (PSA) est basée sur l'adsorption différente de l'oxygène et de l'azote par des tamis moléculaires, qui séparent l'oxygène et l'azote dans l'air pour produire de l'oxygène. La production d'oxygène peut être réalisée dans des conditions normales de température et de basse pression, avec un faible coût, un fonctionnement simple et une production rapide d'oxygène. Il a rapidement remplacé l'oxygène liquide en bouteille et est devenu l'équipement principal pour l'approvisionnement en oxygène dans les hôpitaux grâce à sa sécurité, son économie et sa commodité. La technologie PSA est utilisée aux États-Unis et en Allemagne depuis les années 1970. La plupart des générateurs d'oxygène PSA sont composés d'un système de compression d'air, d'un système de séchage à froid, d'un système de production d'oxygène et d'un système de contrôle. Son processus de fonctionnement de base est le suivant : le compresseur d'air presse l'air dans le réservoir de stockage d'air, qui est séché par le sécheur à froid. L'air comprimé et séché entre dans le système de production d'oxygène. Le système de production d'oxygène utilise le tamis moléculaire pour modifier la capacité d'adsorption de l'oxygène et de l'azote sous haute et basse pression afin de séparer l'oxygène et l'azote dans l'air. Pendant la circulation de la tour d'adsorption, lorsque la concentration en oxygène atteint plus de 90 %, la pompe de surpression commence automatiquement à presser l'oxygène dans le réservoir de stockage, puis l'oxygène peut être fourni à l'équipement utilisant de l'oxygène.
Structure principale
Système de compression d'air
La fonction du système de compression d'air est d'inhaler et de filtrer l'air, de le comprimer et de le stocker, et de fournir de l'air propre et une pression partielle au système de production d'oxygène. La structure générale se compose d'un filtre à air, d'un compresseur d'air et d'un réservoir de stockage d'air. L'air inhalé est généralement filtré à travers plusieurs étapes avant d'être mis sous pression par le compresseur d'air. L'air sous pression pénètre dans le réservoir de stockage d'air. Dans cette partie, en raison de la grande quantité d'air inhalé, la partie filtrante se remplit facilement d'impuretés dans l'air, provoquant un blocage, entraînant une défaillance de la partie d'admission d'air, et ainsi la machine entière ne fonctionne pas. Dans l'application réelle, la partie filtre n'est souvent pas entretenue et nettoyée à temps, ce qui entraîne un arrêt. De plus, comme le compresseur d’air fonctionne longtemps, son entretien est également très important. L'huile lubrifiante doit être remplacée fréquemment pour éviter que la tête de la machine ne soit endommagée en raison d'un frottement important.
Système de séchage à froid
L'élément clé de l'usine de génération d'oxygène PSA est le tamis moléculaire, et le tamis moléculaire a des exigences élevées en matière d'humidité de l'air. Si l'humidité est trop élevée, le tamis moléculaire absorbera trop d'humidité dans l'air, et sa séparation et son adsorption de l'oxygène et de l'azote échoueront rapidement. Par conséquent, le système de séchage à froid est également un élément indispensable et important du générateur d’oxygène. Le système de séchage à froid refroidit et condense l'humidité de l'air comprimé, puis l'évacue. L'air comprimé après séchage à froid entre dans la partie production d'oxygène. À l'heure actuelle, la partie de séchage à froid du générateur d'oxygène principal est refroidie par un réfrigérant. Grâce à l'échangeur de chaleur et à l'évaporateur, l'humidité présente dans l'air comprimé est condensée et évacuée. L'air comprimé humide entre d'abord dans l'échangeur de chaleur pour un refroidissement préliminaire, puis passe à travers l'évaporateur. Le réfrigérant s'évapore et absorbe davantage la chaleur de l'air. L'air comprimé est à nouveau refroidi et l'humidité et l'huile qu'il contient sont condensées. L'air comprimé refroidi traverse le séparateur d'eau pour séparer l'humidité condensée et l'huile de l'air. L'air comprimé après séchage à froid traverse l'échangeur de chaleur pour refroidir l'air comprimé entrant par le système de compresseur d'air et l'envoie au système de production d'oxygène.
Système de production d'oxygène
Le système de production d’oxygène est la partie centrale du générateur d’oxygène. C’est dans cette partie que l’air peut être transformé en oxygène d’une pureté supérieure à 90 % et fourni au patient. Sa partie principale est la tour d'adsorption, en plus de la pompe à pression, du réservoir tampon d'oxygène et de certaines vannes de distribution rotatives multi-voies et autres accessoires. La plupart des générateurs d'oxygène sont équipés de deux tours d'adsorption qui fonctionnent en cycle. L'air comprimé envoyé par le système de séchage à froid traverse la tour d'adsorption, qui adsorbe l'azote, de sorte que le résultat devient de l'oxygène de haute pureté. Après avoir été mis sous pression par une pompe de surpression, l'oxygène peut être directement fourni au patient via un réservoir tampon d'oxygène. À l'heure actuelle, les tamis moléculaires de la plupart des générateurs d'oxygène utilisent des tamis moléculaires zéolitiques capables d'adsorber préférentiellement l'azote. De plus, la tour d'adsorption est également équipée d'un déshydratant qui déshumidifie et élimine davantage le dioxyde de carbone. L'air séché à froid entre dans la tour d'adsorption et l'azote, le dioxyde de carbone et très peu de vapeur d'eau présents dans l'air sont adsorbés par la tour d'adsorption. L'oxygène restant est directement évacué. Après décompression, la capacité d'adsorption de l'azote du tamis moléculaire est réduite et l'azote adsorbé est évacué. Le tamis moléculaire après décharge d'azote peut à nouveau adsorber l'azote après pressurisation.
Les deux tours d'adsorption répètent alternativement le processus de mise sous pression d'absorption d'azote/décompression de décharge d'azote, et l'oxygène requis est produit en continu.
Système de contrôle
Le système de contrôle contrôle principalement la séquence de travail de chaque composant. Selon le seuil de pression de fonctionnement de chaque composant, il contrôle les procédures de fonctionnement du compresseur d'air, de la pompe de surpression, du sécheur à froid et d'autres composants. De plus, il fournit également un contrôle E/S de l'interface utilisateur, des informations d'alarme et d'erreur, etc. Il s'agit d'un composant électrique général et n'est pas différent des autres appareils électriques.
Quelques domaines d'application
(1) Fabrication électronique
Dans le domaine de la fabrication électronique, en particulier dans le processus de production de semi-conducteurs, les générateurs d'oxygène PSA (Pressure Swing Adsorption) jouent un rôle essentiel. La production de semi-conducteurs implique plusieurs étapes de processus clés, qui ont des exigences strictes en matière d'oxygène de haute pureté. Par exemple, lors du processus d’oxydation, une fine couche d’oxyde uniforme doit être formée sur la surface de la plaquette de silicium, ce qui affecte directement les performances et la fiabilité du dispositif. L'étape de nettoyage utilise de l'oxygène de haute pureté pour éliminer les matières organiques et les particules à la surface de la plaquette de silicium afin de garantir la propreté du dispositif et d'éviter les défauts dans les processus ultérieurs. Les processus de traitement tels que le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) et le dépôt physique en phase vapeur (PVD) de composants électroniques nécessitent également un approvisionnement en oxygène stable et de haute pureté. Les générateurs d'oxygène PSA peuvent répondre en permanence à ces besoins et assurer un contrôle précis de l'atmosphère pendant le processus, améliorant ainsi la cohérence et la qualité du produit. De plus, le rendement élevé et l’économie des générateurs d’oxygène PSA en font un choix idéal pour les usines de fabrication de semi-conducteurs. Le système de production d'oxygène établi en interne réduit la dépendance à l'égard de l'approvisionnement externe, réduit les coûts logistiques et les risques de la chaîne d'approvisionnement, et peut ajuster de manière flexible la production d'oxygène pour faire face aux fluctuations de production et répondre aux besoins d'une production à grande échelle.
(2) Industrie alimentaire et des boissons
Dans l’industrie agroalimentaire, les générateurs d’oxygène PSA (Pressure Swing Adsorption) sont largement utilisés dans le processus de conservation des aliments. Leur fonction principale est de fournir de l’oxygène à haute concentration pour prolonger la durée de conservation des aliments. Dans la technologie moderne d'emballage alimentaire, l'utilisation d'oxygène de haute pureté pour l'emballage peut inhiber efficacement la croissance des bactéries anaérobies et ralentir le processus d'oxydation des aliments, préservant ainsi la fraîcheur et la valeur nutritionnelle des aliments. Par exemple, la durée de conservation des aliments périssables tels que la viande fraîche, les fruits, les légumes et les produits laitiers peut être considérablement prolongée après avoir été traités avec de l'oxygène à haute concentration. De plus, l'utilisation de générateurs d'oxygène PSA peut garantir la stabilité de la pureté et de la concentration de l'oxygène pendant le processus d'emballage, évitant ainsi le problème des fluctuations de la concentration en oxygène qui peuvent exister dans les méthodes traditionnelles et améliorant encore la sécurité et la qualité des aliments. Sur la chaîne de production d'aliments et de boissons, les générateurs d'oxygène PSA améliorent non seulement la durée de conservation des produits, mais aident également les entreprises à améliorer l'efficacité de la production et à réduire les pertes et les coûts. Dans le même temps, la technologie de conditionnement en oxygène à haute concentration améliore également la compétitivité des produits sur le marché et répond à la demande des consommateurs pour des aliments de haute qualité.
(3) Sous-marins et équipement de plongée
Dans les sous-marins et les équipements de plongée, l'application de générateurs d'oxygène PSA (Pressure Swing Adsorption) est cruciale, principalement pour garantir que les membres d'équipage et les plongeurs disposent d'un approvisionnement suffisant en oxygène dans un environnement fermé. Dans les sous-marins, l’un des plus grands défis auxquels sont confrontés les membres d’équipage est de maintenir des niveaux d’oxygène adéquats en raison des plongées et des opérations sous-marines à long terme. Les méthodes traditionnelles d'approvisionnement en oxygène reposent généralement sur le stockage de grandes quantités d'oxygène comprimé, ce qui non seulement occupe un espace précieux, mais présente également certains risques pour la sécurité.
Les générateurs d'oxygène PSA extraient l'oxygène de l'air ambiant pour fournir un moyen continu, stable et efficace de générer de l'oxygène, améliorant considérablement la capacité de combat autonome et la sécurité du sous-marin. Pour les équipements de plongée, notamment lors d'opérations sous-marines à long terme et d'exploration en haute mer, les générateurs d'oxygène PSA jouent également un rôle clé. Lorsque les plongeurs travaillent dans une cloche de plongée fermée ou une combinaison de plongée, les bouteilles d'oxygène traditionnelles limiteront leur temps de travail en raison de l'épuisement de l'oxygène, tandis que les générateurs d'oxygène PSA peuvent générer de l'oxygène en temps réel, garantissant ainsi aux plongeurs un approvisionnement continu en oxygène tout au long de la mission, prolongeant ainsi considérablement leur temps de travail. le temps de fonctionnement sous-marin et l'amélioration de l'efficacité et de la sécurité du travail. De plus, la portabilité et la haute efficacité des concentrateurs d’oxygène PSA en font un élément important des équipements de plongée modernes. Ils sont largement utilisés dans la plongée militaire, l'exploration des fonds marins, l'ingénierie maritime et d'autres domaines, favorisant le développement et l'application de la technologie de plongée. Par conséquent, l’application des concentrateurs d’oxygène PSA dans les sous-marins et les équipements de plongée résout non seulement le problème de l’approvisionnement en oxygène, mais améliore également la sécurité et l’efficacité du fonctionnement global, devenant ainsi un équipement technique indispensable dans ces domaines.
FAQ
Q : Comment fonctionne cet équipement ?
Q : Quelle est la pureté de l’oxygène contenu dans cet équipement ?
Q : Dans quelle mesure est-il difficile d’entretenir cet équipement ?
Q : Quelle est la consommation énergétique de l’équipement ?
Q : Quelles sont les exigences d’installation de l’équipement ?
Q : Quelle est la durée de vie de cet équipement ?
Q : Quels sont les coûts d’achat et d’exploitation de ce type d’équipement ? Y a-t-il des avantages en termes d'économies ?
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