變壓吸附空分設(shè)備

一、工作原理  

變壓吸附制氧機(jī)是以沸石分子篩為吸附劑，利用加壓吸附，降壓解吸的原理從空氣中吸附和釋放氧氣，從而分離出氧氣的自動化設(shè)備。沸石分子篩是一種經(jīng)過特殊的孔型處理工藝加工而成的，表面和內(nèi)部布滿微孔的球形顆粒狀吸附劑，呈白色。其孔型特性使其能夠?qū)崿F(xiàn)氧、氮的動力學(xué)分離。沸石分子篩對氧、氮的分離作用是基于這兩種氣體的動力學(xué)直徑的微小差別，氮分子在沸石分子篩的微孔中有較快的擴(kuò)散速率，氧分子擴(kuò)散速率較慢。壓縮空氣中的水和二氧化碳的擴(kuò)散同氮相差不大。最終從吸附塔富集出來的是氧氣分子。變壓吸附制氧正是利用沸石分子篩的選擇吸附特性，采用加壓吸附，減壓解吸的循環(huán)周期，使壓縮空氣交替進(jìn)入吸附塔來實(shí)現(xiàn)空氣分離，從而連續(xù)產(chǎn)出高純度的產(chǎn)品氧氣。

PSA制氧機(jī)是根據(jù)變壓吸附原理，采用高品質(zhì)的沸石分子篩作為吸附劑，在一定的壓力下，從空氣中制取氧氣。經(jīng)過純化干燥的壓縮空氣，在吸附器中進(jìn)行加壓吸附、減壓脫附。由于空氣動力學(xué)效應(yīng)，氮在沸石分子篩微孔中擴(kuò)散速率遠(yuǎn)大于氧，氮被沸石分子篩優(yōu)先吸附，氧在氣相中被富集起來，形成成品氧氣。然后經(jīng)減壓至常壓，吸附劑脫附所吸附的氮?dú)獾入s質(zhì)，實(shí)現(xiàn)再生。一般在系統(tǒng)中設(shè)置兩個吸附塔，一塔吸附產(chǎn)氧，另一塔脫附再生，通過PLC程序控制器控制氣動閥的啟閉，使兩塔交替循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)氧氣之目的。

二、系統(tǒng)流程  

整套系統(tǒng)由以下部件組成：壓縮空氣凈化組件、空氣儲罐、氧氮分離裝置、氧氣緩沖罐。

1、壓縮空氣凈化組件

空氣壓縮機(jī)提供的壓縮空氣首先通入壓縮空氣凈化組件中，壓縮空氣先由管道過濾器除去大部分的油、水、塵，再經(jīng)冷凍干燥機(jī)進(jìn)一步除水、精過濾器除油、除塵，并由在緊隨其后的超精過濾器進(jìn)行深度凈化。根據(jù)系統(tǒng)工況，辰睿公司特別設(shè)計了一套壓縮空氣除油器，用來防止可能出現(xiàn)的微量油滲透，為分子篩提供充分保護(hù)。設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目諝鈨艋M件確保了分子篩的使用壽命。經(jīng)本組件處理后的潔凈空氣可用于儀表空氣。

2、空氣儲罐

空氣儲罐的作用是：降低氣流脈動，起緩沖作用；從而減小系統(tǒng)壓力波動，使壓縮空氣平穩(wěn)地通過壓縮空氣凈化組件，以便充分除去油水雜質(zhì)，減輕后續(xù)PSA氧氮分離裝置的負(fù)荷。同時，在吸附塔進(jìn)行工作切換時，它也為PSA氧氮分離裝置提供短時間內(nèi)迅速升壓所需的大量壓縮空氣，使吸附塔內(nèi)壓力很快上升到工作壓力，保證了設(shè)備可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。

3、氧氮分離裝置

裝有專用分子篩的吸附塔共有A、B兩只。當(dāng)潔凈的壓縮空氣進(jìn)入A塔入口端經(jīng)分子篩向出口端流動時，N2被其吸附，產(chǎn)品氧氣由吸附塔出口端流出。經(jīng)一段時間后，A塔內(nèi)的分子篩吸附飽和。這時，A塔自動停止吸附，壓縮空氣流入B塔進(jìn)行吸氮產(chǎn)氧，對并A塔分子篩進(jìn)行再生。分子篩的再生是通過將吸附塔迅速下降至常壓脫除已吸附的氮來實(shí)現(xiàn)的。兩塔交替進(jìn)行吸附和再生，完成氧氮分離，連續(xù)輸出氧氣。上述過程均由可編程序控制器（PLC）來控制。當(dāng)出氣端氧氣純度大小設(shè)定值時，PLC程序作用，自動放空閥門打開，將不合格氧氣自動放空，確保不合格氧氣不流向用氣點(diǎn)。氣體放空時利用消音器消聲使噪聲小于75dBA。

4、氧氣緩沖罐

氧氣緩沖罐用于均衡從氮氧分離系統(tǒng)分離出來的氧氣的壓力和純度，保證連續(xù)供給氧氣穩(wěn)定。同時，在吸附塔進(jìn)行工作切換后，它將本身的部分氣體回充吸附塔，一方面幫助吸附塔升壓，另外也起到保護(hù)床層的作用，在設(shè)備工作過程中起到極重要的工藝輔助作用

三、技術(shù)指標(biāo)  

氧氣產(chǎn)量：5-200Nm3/h 

氧氣純度：90%--93%

氧氣壓力：0.3Mpa

露點(diǎn)：-40℃（常壓下）

四、技術(shù)特點(diǎn)  

1.壓縮空氣配置了空氣純化干燥處理裝置，潔凈干燥的空氣，有利于分子篩的長期使用壽命

2.采用的新型氣動截止閥，啟閉速度快，無泄露，使用切換壽命長，能滿足變壓吸附工藝頻繁使用，可靠性高

3.完善的流程設(shè)計，新型分子篩的選用

4.采用制氧新工節(jié)，不斷優(yōu)化裝置設(shè)計，降低能耗和資本投資

5.設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，減少占地面積

6.設(shè)備性能穩(wěn)定，采用PLC控制，可實(shí)現(xiàn)全自動操作，年運(yùn)行故障率低

五、應(yīng)用領(lǐng)域  

1.電爐煉鋼：脫碳，氧助燃加熱，泡沫溶渣，冶金控制和后序加熱。

2.廢水處理：活性污泥的富氧曝氣，水池增氧和臭氧滅菌。

3.玻璃熔融：氧助燃助溶，切割，增加玻璃產(chǎn)量，延長爐子壽命。

4.紙漿漂白和造紙：氯法漂白轉(zhuǎn)化為富氧漂白，提供廉價的氧氣，污水處理。

5.有色金屬冶煉：冶煉鋼、鋅、鎳、鉛等需用富氧，PSA法正逐步替代深冷法。

6.石油化工和化工用氧：石油和化工過程中的氧氣反應(yīng)采用富氧代替空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，可提高反應(yīng)速度和化工產(chǎn)品產(chǎn)量。

7.礦石處理：用于黃金等生產(chǎn)過程，可提高貴金屬的提取率。

8.水產(chǎn)養(yǎng)殖：富氧曝氣可提高水中的溶解氧，大幅提高魚的產(chǎn)量，可為活魚運(yùn)送供氧，密集式養(yǎng)魚。

9.發(fā)酵：富氧代替空氣為好氣性發(fā)酵供氧，可大幅提高效率飲用水。

10.臭氧：提供氧氣給臭氧發(fā)生器，自氧滅菌。

純度、流量、壓力穩(wěn)定可調(diào)，滿足不同客戶的需要。