变压吸附制氧、制氮设备

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1、变压吸附制氧、制氮设备顾维娜裴红珍(开封空分集团有限公司设计处，开封公园路11号，415002)一、概述PSA制氧量约为7.07X10'm'，它在产氧总随着我国国民经济的飞速发展，工业气量中所占比例达33%,美国的PSA制氧所体(氧、氮、显等)的用量不再局限于冶金、化占产氧总量的比例为11.8%.工等少数行业，电子、医药、食品、造纸、环保、在我国，PSA装置的开发尚处于起步阶黄金生产等行业对氧、氮的用量也越来越大。段，在空气产品中所占比例甚微，但目前空分空气分离技术也有了很大发展，除传统的低设备生产厂家都在开发应用这一新技术，其温分离法外，变压吸

2、附技术也日渐成熟。低温所占比例会迅速增加。分离在大型空分装置中因其产品纯度高，可二、PSA设备的优点同时获得多种产品气体等特点，仍占主导地1.装五的综合成本位。但在其它气体分离领域，包括中、小型空PSA装置简单，设备数量少，占地面积分装置在内，变压吸附分离法以其独特的优小，安装方便，小型装置可做成整体移动式。点，正在迅速扩展工业应用领域，并向大型化而低温装置设备复杂，安装要求高且周期长，发展。基建投资高。综合设备、安装及墓建等诸项因变压吸附(PSA)技术，1959年由美国埃素，3500mVh以下设备，相同规格的PSA装索公司首次开发成功并应用于空

3、气干操装置的投资规模，要比深冷装置低约20%-置。在60年代，美国联合碳化物公司将PSA50写。装置用于氢气分离纯化方面，达到了实用化。2操作人员的要求7。年代初，美国联碳公司和德国的AG公PSA装置可无人操作，而深冷法空分装司，先后开发成功PSA制富氧装置。1972年置在运转时需配备拥有专业知识的熟练操作联碳公司的PSAO。装置外梢到日本，用于环人员。保部门的污泥曝气处理。不久.PSAO:装置3.运行工况的调节进入日本的炼钢厂，为炼钢供级01975年，美PSA装置能自动、无负荷的运转，只需国空气制品公司(APCI)推出真空解吸的简单的调节产品气

4、量，即可改变纯度，起动及PSA技术，即VPSA，又一次促进了PSA空停车只须按钮操作。而深冷分离装置的操作分装置的发展。VPSA不但提高了分离效率，就比较复杂，不是简单的起动、停车。在能耗上也有降低，而且使PSA技术有可能4.装呈的维修保养同时取得氮和富氧两个产品。PSA装置本身很简单，运转机器的数最80年代以来，由于PSA和膜技术的飞少，因此，它的维修保养工作量少;而深冷分速发展.促使大规模的低温空分装置也在不离装置在低温下工作，运转机器较复杂，所以断改进，出现了以PSA和膜技术为主的非低维修费用及保养时间均比PSA装置多。温现场供应空分产品(

5、主要是氮、氧)与低温PSA装置相当于深冷空分的一个净化传统工艺竞相发展的局面。1993年，日本的系统。它操作简单、过程稳定、可靠性高、适应176性强，运行成本很低。如产品纯度要求不太高，产量低于3500m3/h,PSA空分装置是理想的选择。三、PSA制级、制氮1.PSA制乳、氮原理PSA制氧是利用沸石分子筛对气体混合物中各组分的吸附能力的差别.以及吸附时间.汤容量随压力的变化而变化的特性。在平衡状态下，分子筛优先吸附氮气组分(见图1)，在图2舰、氮分子的吸附沈度差异提高压力状态时氮的吸附容量高于低压时的被吸附的组分和氧一起在产品侧得到。因空吸附容

6、量。分子筛的脱附再生是靠改变操作气中含有0.932%的氢、20.95%的氧，故产压力来实现，即加压吸附，减压脱附，从而达品氧的极限纯度约为95.5，其余4.5写为到分离的目的。显和不大于l00ppm的氮。目前，PSA制氧装置通常采用两种方法，一种是高压下吸附，大气压下再生，即常压再生法。吸附压力为0.2^-0.4MPa。另一种是在稍高于大气压下吸附，抽真空再生，也就是真空再生法。从提取率及能耗角度考虑，真空再生法的性能优于常压再生法的性能。因为PSA装4W从力日圈压力..Ha置能耗的主要因素，对常压再生法来说是空圈1暇和氮在沸石分子偏上的吸附能力

7、压机，对真空再生法来说主要是真空泵。虽然这两种方法的气体压缩比大约都为3，但由同样PSA制氮则利用氧、氮分子在碳分于真空泵是在空气被抽空到最后阶段才达到子筛上的动力扩散速度不同，氧分子的扩散这一压缩比，在整个空气抽空期间以较小的速度较大，从而对氧、氮分子的吸附速度产生压缩比进行较长时间动转。而空压机是在恒差异(见图2)，使氧、氮分离。由于碳分子筛负载下运转，并且必须压缩约10倍于产品氧的分离作用基于氧和氮的扩散速率不同，所以它的微孔直径就有很大的关系。碳分子筛量的空气，所以真空再生法比常压再生法能微孔大小对吸附量和分离效果的影响较大，耗少。微孔大

8、，吸附量大，但吸附选择性差，分离效但是，真空再生法流程较复杂，除鼓风机果差;反之，微孔小，吸附量小，但吸附选择性外增加了一台真空机组，一