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VPSA型变压吸附制氧设备

VPSA

一、工作原理

空气中的主要成分是氮和氧,利用环境温度下,空气中的氮气和氧气在沸石分子筛(ZMS)上的吸附性能不同(氧气能通过而氮气被吸附),设计适当的工艺过程,而使氮和氧分离得到氧气。氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强(氮与分子筛表面离子的作用力强),当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时,氮气被分子筛吸附,氧气因吸附较少,在气相中得到富集并流出吸附床,使氧气和氮气分离获得氧气。当分子筛吸附氮气至饱和后,停止通空气并降低吸附床的压力,分子筛吸附的氮气变解析出来,分子筛得到再生并可重复使用。两个以上的吸附床轮流切换工作,便可连续生产出氧气。

氧气和氮气的沸点接近,两者很难分离,一起在气象得到富集。因此变压吸附制氧装置通常只能获得90-95%的氧气(氧的极阴浓度为95.6%,其余为氩气)又称富氧。与深冷空分装置相比,后者能制成99.5%以上浓度的氧气。

 

二、装置工艺

变压吸附空分制氧装置的吸附床必须包含两个操作步骤;吸附和解析。为了连续获得产品气,通常在制氧装置中都装置两个以上的吸附床,并且从能耗和稳定性的角度出发,另外设置一些必要的辅助步骤。每个吸附床一般都要经历吸附、放压、抽空或减压再生、冲洗置换和均压升压等步骤,周期性的重复操作。在同一时间,各个吸附床则分别处于不同操作步骤,在PLC控制下定时切换,使几个吸附床协调操作,在实践步伐上则相互错开,使变压吸附装置能平稳运行,连续获得产品气。对于实际的分离过程,还必须考虑空气中其他微量组分。二氧化碳和水在通常的吸附剂上的吸附能力一般比氮和氧都大得多,可在吸附床内填加合适的吸附剂(或利用制氧吸附剂本身)使其被吸附清除。

制氧装置所需要的吸附塔数目取决于制氧规模、吸附剂性能和工艺设计思路,多塔操作时运行平稳性相对更好一些,但设备投资较高。目前的趋势是:使用高效制氧吸附剂尽量减少吸附塔数量并采用短操作周期,以提高装置的效率并尽可能节约投资。

 

三、技术特点

1、装置工艺流程简单

2、制氧规模10000m3/h以下,制氧电耗更低,投资更小;

3、土建工程量小,装置安装周期比深冷装置短;

4、装置运行和维护费用低;

5、装置运行自动化程度高,开停车方便快捷,操作人员少;

6、 装置运行稳定性强,安全性高;

7、操作简单,主要部件均选用国际知名厂家;

8、采用原装进口制氧分子筛,性能优越使用寿命长;

9、操作弹性强(负荷行优越,转换速度快)。

 

四、技术指标

1、产品规模:100-10000Nm3/h

2、氧气纯度:≥90-94%,可根据用户要求在30-95%范围内调整。

3、制氧电耗:氧纯度在90%时,折合为纯氧的电耗为0.32-0.37KWh/ Nm3

4、氧气压力:≤20kpa(可增压)

5、年开功率:≥95%