制氧工艺

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novabow
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7楼 发表于 2010-1-31 21:40 |只看该作者 一般的吸附剂在90%左右。。。 北大的能到93% 进口的能到95%
吸附压力 KPa
解吸压力 KPa
氧气纯度 %
制氧电耗 KWh/m3
PSA
≤200
200～600
大气压
80～93
0.7～2
VPSA
100～10000
0～50
－45～－80
80～95
0.3～0.5
氧气收率 %
30～45 46～68
对于实际的分离过程，还必须考虑空气中的其它微量组份。二氧化碳和水份在通常的吸附剂上的吸附能力一般要比氮和氧都大得多，可在吸附床 内填加合适的吸附剂（或利用制氧吸附剂自身）使其被吸附清除。制氧装置所需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。
每个吸附床一般都要经历吸附、顺向放压、抽空或减压再生、冲洗置换和均压升压等步骤，周期性地重复操作。在同一时间，各个吸附床则分别处于不同的操作步 骤，在计算机的控制下定时切换，使几个吸附床协同操作，在时间步伐上则相互错开，使变压吸附装置能够平稳运行，连续获得产品气。
根据解吸方法的不同，变压吸附制氧又分为两种工艺（参见表1）：
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一、空气分离制氧的主要工艺及其比较 氧气在工业生产和日常生活中有广泛的用途，空气中含有21%（体积浓度）的氧气，是最廉价的制氧原料，因此氧气一般都通过空气分离制取。
■ 空气分离制氧主要工艺 1.深冷分离工艺: 传统制氧技术，氧气纯度高、产品种类多，适用于大规模制氧。 2.变压吸附工艺(PSA): 新兴技术，投资小、能耗低，适用于氧气纯度不太高、中小规模应用场合。 3.膜分离工艺: 尚不成熟，基本未得到工业应用。


pzhmotor (422829号)
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发表于 2010-1-25 12:15 |只看该作者
本帖最后由 pzhmotor 于 2010-1-25 12:16 编辑
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6楼 发表于 2010-1-28 20:56 |只看该作者
◇ 制氧流程
◇ 工艺说明
如上述流程图所示：制氧系统主要由空气压缩机、空气冷却器，空气缓冲罐、切换阀、吸附器和氧气平衡罐组成。原料空 气经吸入口过滤器除掉灰尘颗粒后,被空气压缩机增压至3~4barg而进入其中一只吸附器内。吸附器内装填吸附剂,其 水分、二氧化碳、及少量其它气体组分在吸附器入口处被装填于底部的活性氧化铝所吸附,随后氮气被装填于活性氧化 铝上部的沸石分子筛所吸附。而氧气(包括氩气)为非吸附组分从吸附器顶部出口处作为产品气排至氧气平衡罐。当该 附器吸附到一定程度,其中的吸附剂将达到饱和状态,此时通过切换阀放空，已吸附的水分、二氧化碳、氮气及少量其它 气体组分排至大气,吸附剂得到再生。 PSA的每个吸附器都交替执行以下步骤: ---吸附---解吸---冲压 上述三个基本的工艺步骤由PLC和切换阀系统来实现自动控制。
费用高。
占地面积大，厂房和基础要求高，工程造价高。 安装周期长，技术难度大，安装费用高。
占地面积小，厂房无特殊要求，造价低。 安装周期短，安装费用低。
中小型制氧电耗高，约为0.5～1.0KW/Nm3
制氧电耗低，约为0.32～0.35KW/Nm3
设备受压力容器规范控制。可造成碳氢化合物局部聚集，存在 操作压力低，不受压力容器规范控制，不会造成碳氢化合
，空气纯化系统，膨胀机组，换热系统和精馏塔等。
-160～-190℃低温下操作
常温操作
启动时间长，一般在15～40小时，必须连续运转，不能间断运 启动时间短，一般≤30min，可连续运行，也可间断运行。
行，短暂停机，恢复工况时间长。
设备结构复杂，加工精度高，维修保养技术难度大，维护保养 设备结构简单，维护保养技术难度低，维护保养费用低。
图1、变压吸附气体分离基本原理示意图
氩气和氧气的沸点接近，两者很难分离，一起在气相得到富集。因此变压吸附制氧装置通常只能获得浓度为90%~95%的氧气（氧的极限浓度为95.6%，其余为氩气） ，与深冷空分装置的浓度99.5%以上的氧气相比，又称富氧。
★ 变压吸附空分制氧装置工艺简述
从上述原理可知，变压吸附空分制氧装置的吸附床必须至少包含两个操作步骤：吸附和解吸。因此，当只有一个吸附床时，产品氧气的获得是间断的。为了连续获 得产品气，通常在制氧装置中一般都设置两个以上的吸附床，并且从节能降耗和操作平稳的角度出发，另外设置一些必要的辅助步骤。
1、PSA工艺：加压吸附（0.2～0.6MPa）、常压解吸。投资小、设备简单，但能耗高，适用于小规模制氧的场合。
2、VPSA工艺：常压或略高于常压（0～50KPa）下吸附，抽真空解吸。设备相对复杂，但效率高、能耗低，适用于制氧规模较大的场合。 表1、PSA和VPSA制氧装置主要参数比较
工艺流程
适宜规模 m3/h
■ 深冷空分制氧工艺与变压吸附制氧工艺的比较
类别 项目 分离原理 装置主 要特点 工艺特点
操作特点
维护特点
土建及 安装特点 制氧成本
安全性
深冷空分制氧装置
变压吸附制氧装置
将空气液化，根据氧和氮沸点不同达到分离
加压吸附，抽真空解吸，利用氧氮吸附能力不同达到分离
工艺流程复杂，设备较多，包括空气压缩系统，空气预冷系统 工艺流程简单，设备少，包括鼓风机、真空泵和吸附塔等
爆炸的可能性。
物的局部聚集
二、变压吸附空分制氧工艺原理 ★ 变压吸附空气分离制氧原理
空气中的主要组份是氮和氧，通过选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂，设计适当的工艺过程，使氮和氧分离制得氧气。
氮和氧都具有四极矩，但氮的四极矩（0.31Å）比氧的（0.10 Å）大得多，因此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，如图1所示）。因此，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接近饱和后，停 止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气可以解吸出来，分子筛得到再生并重复利用。两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。
PSA的原理可参考下图，分子筛换个型号就是制氧机了（“快气”变为氧气）。
工作原理：
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2015-3-26 收听TA 发消息
首先原料空气经压缩机压缩至0.7MPa左右，再经高效除油器除去大部分油、水、尘埃后，进入冷冻式干燥机，使压缩空 气的压力露点降至2℃左右，除去大量的水分，再进入除油过滤器，使残油含量至≤0.01PPM，后进入二个填装吸附剂的 变压吸附分离系统，即HSN型制氮机组。在A塔工作时，洁净的压缩空气由吸附塔底端IA阀进入，此时阀OA、RB同时打 开，其余阀门全部关闭，气流经空气扩散器扩散以后，均匀进入吸附塔A，进行氧氮吸附分离，然后从出口端OA流出氮 气，A塔工作同时B塔则进行解吸，解吸排放的富氧空气由RB排出，通过消声器排放到大气中，56s以后，IA、OA、RB同 时关闭，阀M1、M2打开，开始均压，均压3s钟后，阀M1、M2关闭，阀IB、OB、RA同时打开，此时则为B塔工作、A塔解吸 状态。产氮过程约1分钟，之后经无压和减压（至常压），脱除所吸附的杂质组分（主要为氧气），完成吸附剂的再生。二个 吸附塔交替循环操作，连接送入原料空气，连续生产纯度≥99.9%的氮气，氮气输出压力为0.7MPa（可调），氮气压力露
■ 变压吸附制氧技术特点--与深冷制氧技术相比 l 工艺流程简单，不需要复杂的预处理装置； l 产品氧气纯度可达95%，氮气含量小于1%，其余为氩气； l 制氧规模10000m3/h以下时，制氧电耗更低、投资更小； l 装置运行自动化程度高，开停车方便快捷； l 装置运行独立性强，安全性高； l 装置操作简单，操作弹性大（部分负荷性优越，负荷转换速度快）； l 装置运行和维护费用低； l 土建工程费用低，占地少。
≤-40℃。
电耗主要是在空压机上，PSA制氧（氮）系统中的那几个阀门的可靠性很让人头疼，毛病容易出在电磁换项阀上。
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ssunxinhong
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zjy_007 (372201号)