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摘要:本文簡要介紹了VPSA制氧機(jī)的純度由來,以及VPSA制氧幾種工藝。例舉了VPSA制氧純度大于93%的提出和應(yīng)用。 |
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關(guān)鍵詞: VPSA制氧;純度;氧脫;全氧燃燒 |
我國對變壓吸附制氧技術(shù)的開發(fā)起步較早,先期作為軍品開發(fā),從1966年開始研究沸石分子篩分離空氣制氧技術(shù)。20世紀(jì)70年代是我國PSA分離空氣制氧技術(shù)發(fā)展的鼎盛時期,全國有十幾個單位相繼開展了變壓吸附制氧技術(shù)的實驗研究,建立了數(shù)套工業(yè)試驗設(shè)備。這個時期開發(fā)的變壓吸附制氧設(shè)備的共同點有以下幾個方面:
(1)大多采用高于大氣壓吸附、常壓解吸流程,吸附塔有兩個到四個;
(2)空氣進(jìn)入吸附塔前,經(jīng)過脫水預(yù)處理;
(3)設(shè)備可靠性差,不能連續(xù)穩(wěn)定運行,導(dǎo)致大部分設(shè)備報廢;
(4)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后。
由于設(shè)備性價比不高,工藝不夠成熟,市場開發(fā)力度不夠,老設(shè)備相繼停用,新設(shè)備找不到市場,20世紀(jì)80年代,原來從事變壓吸附制氧裝備研制單位的開發(fā)項目相繼中止,我國變壓吸附制氧技術(shù)的開發(fā)再次進(jìn)入低谷??梢哉f這之前的國內(nèi)市場,沒有正式意義上的工業(yè)化制氧裝置,也沒有專業(yè)的變壓吸附制氧設(shè)備生產(chǎn)商。
變壓吸附制氧的正式產(chǎn)業(yè)化從20 世紀(jì)90年代起,由于電能緊張,鋼鐵市場的紅火,電爐煉鋼配套變壓吸附制氧,不僅工程上馬快,使用結(jié)果也非常好。而電爐煉鋼要求的氧氣純度90%,所以作為電爐的配套設(shè)備,變壓吸附制氧通行的質(zhì)量要求是氧氣純度90%。
變壓吸附制氧的原料是空氣,正常的空氣成分按體積分?jǐn)?shù)計算是:氮(N2)約占78%,氧(O2)約占21%,稀有氣體約占0.939%(氦He、氖Ne、氬Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn,主要為氬),二氧化碳(CO2)約占0.031%,還有其他氣體和雜質(zhì)約占0.03%,如臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、水蒸氣(H2O)等。由于氧和稀有氣體氬分子量接近,不能分離,所以假定空氣中所有氮氣都被吸附,剩余的氧氣也只是占21/22=0.9545,所以業(yè)界認(rèn)為變壓吸附制氧最高的理論純度是95.5%。
VPSA制氧流程,其典型流程有:
因為吸附制氧每個塔都是需要最少吸附和解吸兩個過程,所以產(chǎn)氧不是連續(xù)的,最早的三塔(或多塔)流程就是基于要連續(xù)制取氧氣而被發(fā)明出來。該流程分子篩用量大。
為了減少分子篩的用量,四塔流程被開發(fā)出來,相當(dāng)于兩組設(shè)備交替工作,四個吸附塔保證每時每刻都有氧氣制出。
隨著分子篩性能的提高和工藝的成熟,兩塔流程越來越成熟。兩塔流程周期更短,通過緩沖罐連續(xù)供應(yīng)氧氣。在大型設(shè)備上目前都采用兩塔工藝。
在實際設(shè)計上,93%的純度被提出(這是真正意義上93%,當(dāng)氧氣純度低于93%時會被當(dāng)廢氣放空,氧氣純度91%-95%實際上就是90%的設(shè)備)。這個純度是上世紀(jì)末本世紀(jì)初,我國實行林紙一體化項目,用氧氣代替氯氣進(jìn)行紙漿的漂白而根據(jù)滿足紙漿漂白工藝的要求被我公司提出。目前一般被紙漿廠和一些高要求的玻纖全氧燃燒爐窯采用。同時此類高純度制氧機(jī)的純度有微量波動才是正常。
山東晨鳴一次性采購昆山錦程制氧6套純度在大于93%VPSA制氧機(jī)設(shè)備,山東玻纖連續(xù)采購錦程制氧8套純度大于93%的VPSA制氧(共15000Nm3),目前昆山錦程制氧在紙漿氧脫木素和氧漂行業(yè)有80%的市場份額,在玻纖全氧燃燒爐窯有60%的市場份額,在高純度領(lǐng)域昆山錦程制氧有無可比擬的優(yōu)勢。


