VPSA变压吸附工艺介绍

为了提高罗茨真空泵抽真空效率，我们通常选用湿式
泵，为其提供少量密封用软化水。
2-3 氮氧分离部分
氧氮分离部分是整套设备的核心部件，主要由两个交
替工作的内部填装填料的吸附塔和一些气动切换阀门 组成。根据LiX沸石分子筛对空气中氮气、氧气分子的 吸附容量不同，在正压吸附和负压脱附过程中实现氧 氮分离，而正压吸附与负压脱附过程由可编程控制器 按一定程序控制电磁阀并由电磁阀控制相应的气动切 换阀来实现自动循环运行，连续产出氧气。
循环冷却水部分包括水泵、冷却塔、密封软化水装置、
一些水路切换阀等设备。
系统正常运行过程中需要一定量的循环冷却水对升温
气体、鼓风机、真空泵、氧压机、电机进行热交换冷 却；湿式真空泵运行过程需要微量工业用软化水用于 叶轮密封。
பைடு நூலகம்
三、真空变压吸附制氧设备现场 安装施工
动力设备安装 容器类设备安装 管路施工 电控安装 填装填料
分子筛介绍
沸石分子筛具有均一微孔结构，并且能选择性地吸附
直径小于其微孔孔径的气体分子的结晶性的铝硅酸盐。 其化学方程式一般以ME2/XO•Al2O3•mSiO2•nH2O ME:X价的阳离子来表示。其结构组成也是多种多样的， 同时不同阳离子比例组成对吸附分离影响不同。其中 LiX沸石分子筛在负压抽真空再生条件下有相当优越的 氧氮分离性能，对比CaX及CaA型沸石分子筛，产气 率提高了二倍以上，有资料表明，LiX沸石分子筛随着 发展这个差距将进一步拉大。同时LiX沸石分子筛吸附 稳定性更好，使用寿命更长。
3-4 电控安装
电控安装包括动力电力部分安装、仪控部分安装、接
地安装、就地仪表的安装等。
电控设备安装要求较高。注意一，土建要求充分考虑
电力线路的布置，尽量避开水路等可导流体，同时预 留足够的安装空间；二，对于可能产生的变频等干扰 信号充分做好隔离屏蔽措施；三，所有外露线路均需 制作穿线管及走线槽。
3-1 动力设备安装
整套系统动力设备包括罗茨鼓风机、罗茨真空泵、氧
压机、仪表空压机、仪表净化组件、水泵等，其中罗 茨鼓风机、罗茨真空泵、氧压机三大件对基建及安装 要求很高。首先，土建要求满足设备动载荷及减震条 件；其次，设备吊装找正过程，应用成对斜垫铁找平， 轴的纵向不水平度不应超过0.2/1000，轴的横向不水 平度不应超过0.3/1000； 如用皮带轮装配时，风机和 电动机的两皮带轮的平行度允许偏差应小于1.5MM， 两皮带轮槽应对正，允许偏差应小于1MM。再次，按 程序规范进行二次灌浆。最后，冷却及密封系统检查， 对于氧压机部分部件需进行拆洗及回装，之后注油调 试试运行。
酸洗
酸洗常用槽浸法和系统循环法进行。酸洗液一般由盐 酸（或硫酸）加上一定量的表面活性剂组成。 采用系 统循环法酸洗时，管道系统应作空气试漏或液压试漏。 钝化 酸洗后的管道和设备，必须迅速进行钝化。钝化结束 后，要用偏碱的水冲洗，保护钝化膜，以防管道和设 备在空气中再次锈蚀。通常钝化液采用亚硝酸钠溶液。 酸洗、中和和钝化的过程是一个连续循环过程。
3-2 容器类设备安装
整套系统容器类设备包括换热器、消音器、吸附塔、
平衡罐、缓冲罐、氧气储罐、仪表气罐等。
容器类设备特点体积大，重量大，安装要求高。首先，
土建要求满足设备静载荷条件；其次，设备吊装找正 过程，在塔体吊装安装时，需测量垂直度，配合吊车 找正，同时塔底部调整垫铁，垂直度找正好后，坚固 地脚螺栓，所有垫铁打紧吃上劲，所有垫铁组必须焊 接牢固；再次，按程序规范进行二次灌浆。最后，冷 却及密封系统检查试验，如需要再进行平台、扶梯、 护拦安装。
二、真空变压吸附制氧设备组成 部分
鼓风机升压部分 真空泵抽负压部分 氮氧分离部分 氧气缓冲部分 氧气增压部分 仪表气部分 电气控制部分 循环冷却水部分
2-1 鼓风机升压部分
作为整套设备的进气动力部件鼓风机，为氧氮分离系
统提供合适的正压气源。鼓风机升压部分包括入口空 气滤清装置、罗茨鼓风机主体及配套电机、换热器、 旁路气动切换蝶阀及手动蝶阀、出口单向阀、消音器、 波纹管接头（或弹性接头）等成套设备。
大华云通玻纤公司制氧站编制
目 录
工作原理
• 设备常规配置流程简图 设备组成 • 设备常规配制各组件及功能介绍
现场工程
• 现场问题及注意事项
一、真空变压 吸附制氧原理
说明：
设备是以洁净空气为原料，经空气过滤器进入罗茨鼓风机，升
压后经过换热器进行热交换冷却，使温度降到分子筛最佳吸附 性能温度状态（35-50℃左右），再进入已经再生完毕处于工作 状态的吸附器。在吸附器内，空气中的水分、二氧化碳等组分 经过床层下部氧化铝、13X分子筛被吸附，氮气组分被床层中部 LiX分子筛吸附，未被吸附的氧气在吸附器顶部富积作为产品气 输出，真空变压吸附分子筛制氧设备常规设置两只吸附器，当 一只吸附器产出氧气时，另一只吸附器处于抽真空再生状态， 吸附器在单级真空泵作用下抽至-55kpa左右，排出气经过消音 处理排至室外。当抽负压吸附器在完成真空再生之后，由完成 吸附工况的吸附器对本器均压，然后引入空气升压并开始吸附， 而完成均压之后的吸附器接着抽真空再生。这样两只吸附器交 替重复产氧和再生，实现连续制取氧气。被制取的纯度91%左右 富氧在缓冲调节之后经过氧气压缩机升压达到所需的压力要求， 再送至用氧用户。
3-5 填料填装
填料填装过程的好坏直接影响了填料工作情况，对于
不同的填料采用不同的填装方式，要求快、平、稳操 作。
填装过程要求较高。注意一，分子筛对水分吸附性强，
填装时尽量保证环境空气干燥，对于室外作业，应选 择大晴天里的温度最高最干燥的响午时候；二，分子 筛相对抗压强度不高，填装过程注意稳拿稳放，严禁 脚直接踩压；三，做好记录工作。
2-6 仪表气部分
仪表气部分包括空压机、冷干机、过滤器、除油器、
空气储罐、调压阀等设备。
气动蝶阀，气动调节蝶阀在自动控制切换过程中均需
要0.6MPa左右仪表气源作为气缸驱动力；为了保证设 备的开工率，对于需经常维护保养的过滤装置增设旁 通阀。
2-7 电气控制部分
电气控制部分包括电控柜、仪控柜、操作台、就地按
2-4 氧气缓冲部分
氧气缓冲部分主要由氧气平衡罐、氧气缓冲罐、质量
流量计、氧气纯度分析仪、调节阀、气动切换阀等组 成。
2-5 氧气增压部分
氧气增压部分是由氧压机主体及配套电机、后冷却器、氧
气储罐、单向阀、氧气蝶阀等组成。 氧压机一般采用立式往复活塞式结构，运转时，通过曲轴、 连杆及十字头，将回转运动变为活塞在气缸内的往复运动， 并由此使工作容积作周期性变化，完成吸气、压缩、排气 和膨胀四个工作过程。当活塞由外止点向内止点运动时， 进气阀开启，气体进入气缸，吸气开始；当到达内止点时， 吸气结束；当活塞由内止点向外止点运动时，气体被压缩， 当气缸内压力超过其排气管中背压时，排气阀开启，即排 气开始，活塞到外止点时，排气结束。活塞再从外止点向 内止点运动，气缸余隙中的高压气体膨胀，当吸入管中压 力大于正在缸中膨胀的气体压力，并能克服进气阀弹簧力 时，进气阀开启，在此瞬时，膨胀结束，完成了一个工作 循环。
罗茨风机是一种旋转式容积鼓风机，它通过同步齿轮
带动作等速反向旋转，达到把吸入气体从进口推移到 出口，并克服出口侧高压气体阻力而强制排气的目的。
2-2 真空泵抽负压部分
真空泵系统包括罗茨真空泵主体及配套电机、旁路气
动切换蝶阀及手动蝶阀、Y型过滤器、消音器、波纹 管接头（或弹性接头）等成套设备。分子筛吸附达到 动态饱和状态之后必须进行解吸再生，沸石分子筛被 证明在负压真空状态下有更好的解吸再生效果。
管道脱脂

（一）脱脂剂 工业用四氯化碳、精馏酒精和工业用二氯乙烷都可作为脱脂剂用的溶剂。 碳素钢、不锈钢及铜的管道、管件的阀门宜用工业用四氯化碳，铝合金的管道、管件及 阀门宜用工业酒精，非金属的垫片只能用四氯化碳。 四氯化碳与二氯乙烷都是有毒的，在使用时必须有防毒措施。二氯乙烷与精馏酒精是易 燃易爆的物质，脱脂工作现场应严禁烟火，遵守防火的有关规定。 （二）脱脂方法 非金属垫片只许用四氯化碳进行脱脂。 （三）脱脂检验 脱脂完毕后，应按设计规定进行脱脂质量检验。当设计无规定时，脱脂质量检验的方法 及合格标准规定如下： 1、直接法 （1）用清洁干燥的白滤纸擦拭管道及其附件的内壁，纸上应无油脂痕迹。 （2）用紫外线灯照射，脱脂表面应无紫蓝荧光。 2、间接法 （1）用蒸汽吹扫脱脂时，盛少量蒸汽冷凝液于器皿内，并放入数颗粒度小于1mm的纯 樟脑，以樟脑不停旋转为合格。 （2）有机溶剂及浓硝酸脱脂时，取脱脂后的溶液或酸分析，其含油和有机物不应超过 0．03％。
3-3 管路施工
管路施工包括常压空气管路施工、仪表带压空气管路施工、
氧气管路施工、水路管道施工等。 其中对于氧气管道施工要求较高，氧气管道要求做防腐脱 脂处理，采用氩弧焊打底焊接，焊接后探伤数量满足规范 要求。 防腐脱脂处理过程中管道、阀门、管件、仪表、垫片及其 他附件都必须脱脂，阀门及仪表当在制造厂已经脱脂，并 有可靠的密封包装及证明时，可不再脱脂。对黑色及有色 金属的脱脂件，宜采用三氯乙稀或其他无机溶剂脱脂；石 棉垫片等非金属脱脂件,宜采用三氯乙稀脱脂。脱脂后宜用 紫外线检查法或溶剂分析法进行检查，达到合理标准为止。 脱脂合格后的管道,应及时封闭管口并宜充入干燥氮气。
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2-8 循环冷却水部分