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    制氧机设备

变压吸附制氧机

发布人:       发布日期:2019-07-15 18:43:37

制氧机设备技术原理
 
  氮和氧都具有四极矩,由于氮的四极矩(0.31 A)比氧的(0.10 A)大得多,因此分子筛对氮的吸附能力比氧强。当空气在带压状态下通过装有分子筛的吸附床时,氮气被分子筛吸附,由于氧气被吸附较少而流出吸附床,达到分离氮气获得氧气的目的。当分子筛吸附氮气至接近饱和,停止输入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。本设备通过吸附塔,一塔吸附产氧,一塔脱附再生,循环交替,连续生产氧气。
 
工艺分类
根据吸附和解吸压力的不同,通常我们可将常温变压吸附分离制氧分成三种不同的工艺方式,用户可根据不同的工况和需要,选择相适应的工艺以达到降低能耗的目的。
 
1. 常压解吸变压吸附制氧(PSA-O2)
与空气变压吸附分离制氮流程相似,一定压力(0.3 MPa ~0.55MPa)的压缩空气经空气预处理系统除去油、尘及大部分的汽态水份后,洁净空气进入PSA-O2系统吸附塔,吸附塔装有沸石分子筛(ZMS),洁净空气中大部分的氮气、二氧化碳、残余水份被沸石分子筛吸附,氧气则被分离出来。当吸附塔内被吸附的杂质组份达到设定控制值时,通过常压脱附解吸,使该吸附塔的制氧吸附剂再生。由两塔组成的吸附分离系统在PLC系统的控制下通过程控阀门的起闭而循环切换完成连续制氧,该制氧流程通常称为变压吸附常压解吸制氧流程(PSA-O2)。
 
2. 真空解吸变压吸附制氧(VPSA-O2)
经鼓风机鼓风输送低压的原料空气(25KPa~39KPa),净化除去粉尘后进入装有沸石分子筛(ZMS)的吸附塔,吸附塔为两塔或三塔体系,吸附塔产品气为氧气。空气中的氮气、二氧化碳、水蒸气被吸附达到设定控制值后,由于吸附压力较低,先通过常压解吸,再经过真空泵抽真空达到一定真空度,使吸附塔内吸附剂杂质彻底脱附再生。由两塔或三塔组成的吸附分离制氧系统在PLC或DCS系统的控制下,程控阀循环切换完成连续产氧,该流程我们通常称真空解吸变压吸附制氧流程(VPSA-O2)。

PSA变压吸附制氧机工作原理:

  压缩空气经预处理系统除去油、尘埃等固体杂质及绝大部分的气态水,进入装有沸石分子筛(ZMS)的吸附塔,空气中的氮气、二氧化碳、水蒸气被吸附剂吸附,氧气则穿过吸附床层被分离。当吸附塔内被吸附的杂质达到一定的程度后,进入大气脱附解吸,使吸附剂再生。由两塔、三塔组成的吸附分离系统在PLC或DCS系统的自动控制下循环切换工作,完成连续产氧。

主要技术参数:

氧气流量: 1~240 m3/h
氧气纯度: 85~93%
氧气压力: 0.45 ~0.6 MPa
露 点: -50℃

 

制氧机特点:

(一) 自动化程度高

1.设备全自动控制,完全实现无人值守。

2.操作简单,开停机方便,产气迅速,气体纯度在一定范围内可随意调节。

(二)可靠性更高

1. 设备人性化的设计,整体布局合理结构紧凑,占地少,安装简单方便。

2. 先进的制氧工艺,独特的气流分布器设计,防止气流短路沟流,使气流在吸附床层中的流速更均匀,从而提高了吸附剂的利用率。

3. 采用自动压紧气缸装置及特有的进气方式,使吸附器内气流方向始终不变,避免了吸附剂在塔内的疲劳磨损,有效地确保吸附剂长达10年的使用寿命。

4. 关键零部件采用国际著名品牌,阀门使用寿命长达100万次,保障制氧系统的稳定运行。

(三) 优势

1.伟士昕可根据用户需求而开发出的现场工业供氧系统,由传统多塔工艺改进为双塔工艺,具有全新的流程设计和优化的结构,能耗低,投资省。

2. 系统方便,快捷,廉价的现场制氧,原料来自大自然的空气,是当今低成本的供氧方式。

3. 制氧机分子筛独特的装填与压紧方式,密度更大,效率更佳,寿命更长。

氧气的具体用途:

污水处理:活性污泥的富氧曝气,水池增氧和臭氧灭菌。

电炉炼钢:脱碳,氧助燃加热,泡沫熔渣,冶金控制和后续加热。

有色金属冶炼:冶炼铜、锌、镍、铅等需用富氧,PSA法正逐步替代深冷法。

切割加工:野外钢管、钢板切割用富氧,移动或小型制氧机可满足要求。

水产养殖:富氧曝气可提高水中的溶解氧,大幅提高鱼的产量,可为活鱼运送供氧,密集式养鱼。

医疗和保健用 : 医院集中供氧、高压氧舱、氧吧、氧疗中心等配置活性炭过滤器可获得符合国家PSA医用制氧机的技术标准的氧气 。玻璃熔融 : 氧助燃助溶,切割,增加玻璃产量,延长炉子寿命。 纸浆漂白和造纸 : 氯法漂白转化为富氧漂白,提供廉价的氧气,污水处理。 石油化工和化工用氧 : 石油和化工过程中的氧气反应采用富氧代替空气进行氧化反应,可提高反应速度和化工产品产量。 矿石处理 : 用于黄金等生产过程,可提高贵金属的提取率。 发酵用 : 富氧代替空气为好气性发酵供氧,可大幅提高效率。饮用水 : 提供氧气给臭氧发生器,臭氧灭菌。

变压吸附制氧机

  一、工作原理

  变压吸附制氧机是以沸石分子筛为吸附剂,利用加压吸附,降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气,从而分离出氧气的自动化设备。沸石分子筛是一种经过特殊的孔型处理工艺加工而成的,表面和内部布满微孔的球形颗粒状吸附剂,呈白色。其孔型特性使其能够实现氧、氮的动力学分离。沸石分子筛对氧、氮的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别,氮分子在沸石分子筛的微孔中有较快的扩散速率,氧分子扩散速率较慢。压缩空气中的水和二氧化碳的扩散同氮相差不大。最终从吸附塔富集出来的是氧气分子。变压吸附制氧正是利用沸石分子筛的选择吸附特性,采用加压吸附,减压解吸的循环周期,使压缩空气交替进入吸附塔来实现空气分离,从而连续产出高纯度的产品氧气。

  PSA制氧机是根据变压吸附原理,采用高品质的沸石分子筛作为吸附剂,在一定的压力下,从空气中制取氧气。经过纯化干燥的压缩空气,在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。由于空气动力学效应,氮在沸石分子筛微孔中扩散速率远大于氧,氮被沸石分子筛优先吸附,氧在气相中被富集起来,形成成品氧气。然后经减压至常压,吸附剂脱附所吸附的氮气等杂质,实现再生。一般在系统中设置两个吸附塔,一塔吸附产氧,另一塔脱附再生,通过PLC程序控制器控制气动阀的启闭,使两塔交替循环,以实现连续生产高品质氧气之目的。

  二、系统流程

  整套系统由以下部件组成:压缩空气净化组件、空气储罐、氧氮分离装置、氧气缓冲罐。

  1、压缩空气净化组件

  空气压缩机提供的压缩空气首先通入压缩空气净化组件中,压缩空气先由管道过滤器除去大部分的油、水、尘,再经冷冻干燥机进一步除水、精过滤器除油、除尘,并由在紧随其后的超精过滤器进行深度净化。根据系统工况,辰睿公司特别设计了一套压缩空气除油器,用来防止可能出现的微量油渗透,为分子筛提供充分保护。设计严谨的空气净化组件确保了分子筛的使用寿命。经本组件处理后的洁净空气可用于仪表空气。

  2、空气储罐

  空气储罐的作用是:降低气流脉动,起缓冲作用;从而减小系统压力波动,使压缩空气平稳地通过压缩空气净化组件,以便充分除去油水杂质,减轻后续PSA氧氮分离装置的负荷。同时,在吸附塔进行工作切换时,它也为PSA氧氮分离装置提供短时间内迅速升压所需的大量压缩空气,使吸附塔内压力很快上升到工作压力,保证了设备可靠稳定的运行。

  3、氧氮分离装置

  装有专用分子筛的吸附塔共有A、B两只。当洁净的压缩空气进入A塔入口端经分子筛向出口端流动时,N2被其吸附,产品氧气由吸附塔出口端流出。经一段时间后,A塔内的分子筛吸附饱和。这时,A塔自动停止吸附,压缩空气流入B塔进行吸氮产氧,对并A塔分子筛进行再生。分子筛的再生是通过将吸附塔迅速下降至常压脱除已吸附的氮来实现的。两塔交替进行吸附和再生,完成氧氮分离,连续输出氧气。上述过程均由可编程序控制器(PLC)来控制。当出气端氧气纯度大小设定值时,PLC程序作用,自动放空阀门打开,将不合格氧气自动放空,确保不合格氧气不流向用气点。气体放空时利用消音器消声使噪声小于75dBA。

  4、氧气缓冲罐

  氧气缓冲罐用于均衡从氮氧分离系统分离出来的氧气的压力和纯度,保证连续供给氧气稳定。同时,在吸附塔进行工作切换后,它将本身的部分气体回充吸附塔,一方面帮助吸附塔升压,另外也起到保护床层的作用,在设备工作过程中起到极重要的工艺辅助作用

  三、技术指标

  氧气产量:5-200Nm3/h

  氧气纯度:90%--93%

  氧气压力:0.3Mpa

  露点:--40℃(常压下)

  四、技术特点

  1.压缩空气配置了空气纯化干燥处理装置,洁净干燥的空气,有利于分子筛的长期使用寿命

  2.采用的新型气动截止阀,启闭速度快,无泄露,使用切换寿命长,能满足变压吸附工艺频繁使用,可靠性高

  3.完善的流程设计,新型分子筛的选用

  4.采用制氧新工节,不断优化装置设计,降低能耗和资本投资

  5.设备结构设计紧凑,减少占地面积

  6.设备性能稳定,采用PLC控制,可实现全自动操作,年运行故障率低

  五、应用领域

  1.电炉炼钢:脱碳,氧助燃加热,泡沫溶渣,冶金控制和后序加热。

  2.废水处理:活性污泥的富氧曝气,水池增氧和臭氧灭菌。

  3.玻璃熔融:氧助燃助溶,切割,增加玻璃产量,延长炉子寿命。

  4.纸浆漂白和造纸:氯法漂白转化为富氧漂白,提供廉价的氧气,污水处理。

  5.有色金属冶炼:冶炼钢、锌、镍、铅等需用富氧,PSA法正逐步替代深冷法。

  6.石油化工和化工用氧:石油和化工过程中的氧气反应采用富氧代替空气进行氧化反应,可提高反应速度和化工产品产量。

  7.矿石处理:用于黄金等生产过程,可提高贵金属的提取率。

  8.水产养殖:富氧曝气可提高水中的溶解氧,大幅提高鱼的产量,可为活鱼运送供氧,密集式养鱼。

  9.发酵:富氧代替空气为好气性发酵供氧,可大幅提高效率饮用水。

  10.臭氧:提供氧气给臭氧发生器,自氧灭菌。

  纯度、流量、压力稳定可调,满足不同客户的需要。


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