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PSA制氧设备

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PSA制氧设备

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)。

3. 真空解吸制氧(VSA-O2)
   原料空气进气压力低于VPSA工艺,为15KPa~19KPa,其余工艺与VPSA工艺基本相同,该流程我们通常称真空解吸制氧流程(VSA-O2),设备规模更大,经济性更强。

三种工艺的比较

 

PSA

VPSA

VSA

生产能力(Nm3/h)

3~120

150~2000

2000~10000

产氧纯度

65%~95%

80%~93%

80%~93%

出口压力

0.2MPa~0.3MPa

18KPa~30KPa

10KPa~15KPa

常压露点(℃)

-45℃

-40℃

-40℃

能耗

0.4~0.52 KWh/Nm3氧

0.35~0.45 KWh/Nm3氧

0.30~0.42KWh/Nm3氧

设备特点
   1. 紧密的吸附剂装填方式和高可靠的气动阀门,保证装置的长期稳定运行;
   2. 开停车方便,只需要30分钟,就可以得到合格氧气;
   3. 采用制氧新工艺和新型分子筛,通过优化装置设计,降低能耗和投资;
   4. 采用PLC控制,全自动操作,设备性能稳定,故障率低;
   5. 氧气产量和纯度可调节,还可根据用户需要,调节产品气到98%以上。

 
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