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VPSA真空解析制氧设备

VPSA真空解析制氧设备


工作原理:

真空变压吸附空分制氧,是采用优质制氧分子筛吸附氮气,未被吸附的氧气在塔顶聚集并做为 产品气输送至氧气贮罐。当处于吸附状态的吸附塔临近饱和之前,该塔自动减压解吸再生,而另一只吸附塔开始加压吸附制取氧气。两只吸附塔交替工作,完成制氧的工艺过程。吸附塔解吸再生时,采用负压,称为VPSA制氧。
装置工艺:
变压吸附空分制氧装置的吸附床必须包含两个操作步骤:吸附和解吸。为了连续获得产品气,通常在制氧装置中都装置两个以上的吸附床,并且从能耗和稳定性的角度出发,另外设置一些必要的辅助步骤。每个吸附床一般都要经历吸附、放压、抽空或减压再生、冲洗置换和均压升压等步骤,周期性地重复操作。在同一时间,各个吸附床则分别处于不同的操作步骤,在PLC的控制下定时切换,使几个吸附床协调操作,在时间步伐上则相互错开,使变压吸附装置能够平稳运行,连续获得产品气。对于实际的分离过程,还必须考虑空气中的其它微量组份。二氧化碳和水分在通常的吸附剂上的吸附能力一般要比氮和氧都大的多,可在吸附床内填加合适的吸附剂(或利用制氧吸附剂自身)使其被吸附清除。
技术特点:
1、土建工程量小,装置安装周期比深冷装置短,投资省;
2、制氧电耗更低,能耗低;
3、装置运行和维护费用低;
4、装置运行自动化程度高,开停车方便快捷,操作人员少;
5、装置运行稳定性强,安全性高;
6、操作简单,主要部件均选用国际知名厂家;
7、采用原装进口制氧分子筛,性能优越,使用寿命长。
技术指标:
产品规模:100~10000Nm3/h
氧气压力:0.015~0.05MPa(可调)
氧气纯度:30~95.0%

系统流程图:

VPSA制氧与深冷空分制氧比较:

项目

类别

深冷空分制氧装置

VPSA制氧装置

分离原理

将空气液化,根据氧和氮沸点不同达到分离

加压吸附,抽真空解吸,利用氧氮吸附能力不同达到分离

工艺特点

工艺流程复杂,需压缩、冷却/冷冻、预处理、膨胀、液化、分馏等,操作温度<-180

工艺流程简单.仅需压缩/抽真空分离;操作温度为常温

装置主要特点

运动部件多,结构复杂,配套仪器控制元件多;离心空压机(或无油空压机)、汽水分离器、空气纯化器、热交换器、活塞式膨胀机,过滤器分离塔

运动部件少、设备简单配套仪器控制元件少。鼓风机、吸附塔、真空泵、氧气贮罐

操作特点

操作复杂,无法随用随开。由于是在超低温下进行的,因此设备在投入正常运行之前,必须有一个预冷启动、无效能耗的过程(低温积液及加温吹扫)。开车及停机时间越长,次数越多,成品气的单位能耗也随之增长。操作控制及监控点多且复杂,需定期停机检修和保养。操作人员需要长时间专业技术培训,并且需具有丰富的实践操作经验。

操作简单随用随开。操作控制及监控全部由PLC实现,开车及停机时间短,小于5分钟。并且连续运行停机多长都不会影响工况。无须定期停机检修和保养。操作人员经过短时间技术培训即可上岗操作。

使用范围

需要氧气、氮气及氩气多种气体产品;氧气纯度>99.5%

提取单一气体,纯度9095%

维护特点

离心空压机、冷凝蒸汽机、膨胀机因精度及要求高,分馏塔中的换热器的检修需专门配备经专业技术培训并且有经验的人员

鼓风机、真空泵及程控阀维护均属常规维护,可由普通维护人员完成。

土建及安装特点

机组复杂、占地面积大,需专用厂房、分馏塔需防冻基础、工程建筑造价高。需有安装空分经验的安装队伍,安装周期长,难度高(分馏塔),安装费用高

机组机构外形小,占地面积省,常规安装,安装周期短、费用低

自动程序安全性

机组多,尤其采用高速透平膨胀机时,易因故障而影响设备正常运行。同时需配备熟练操作人员看管。超低温甚至高压运行.有发生爆炸的危险及多起案例。

开机后可全自动程控无人化运行。因是在常温低压下运行.无不安全因素。无发生爆炸的危险及实例。

纯度调整

纯度调整不方便,制氧成本高

纯度调整方便,制氧成本低

制氧成本

能耗:1.05kwh/m3

能耗:0.55kwh/m3

总投资

投资高

投资低

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