变压吸附空分制氧工艺原理
★ 变压吸附空气分离制氧原理空气中的主要组份是氮和氧,通过选择对氮和氧具有不同吸附选择性的吸附剂,设计适当的工艺过程,使氮和氧分离制得氧气。
氮和氧都具有四极矩,但氮的四极矩(0.31Å)比氧的(0.10 Å)大得多,因此氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强(氮与分子筛表面离子的作用力强,如图1所示)。因此,当空气在加压状态下通过装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时,氮气被分子筛吸附,氧气因吸附较少,在气相中得到富集并流出吸附床,使氧气和氮气分离获得氧气。当分子筛吸附氮气至接近饱和后,停止通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。两个以上的吸附床轮流切换工作,便可连续生产出氧气。
图1、变压吸附气体分离基本原理示意图
氩气和氧气的沸点接近,两者很难分离,一起在气相得到富集。因此变压吸附制氧装置通常只能获得浓度为90%~95%的氧气(氧的极限浓度为95.6%,其余为氩气),与深冷空分装置的浓度99.5%以上的氧气相比,又称富氧。
★ 变压吸附空分制氧装置工艺简述
从上述原理可知,变压吸附空分制氧装置的吸附床必须至少包含两个操作步骤:吸附和解吸。因此,当只有一个吸附床时,产品氧气的获得是间断的。为了连续获得产品气,通常在制氧装置中一般都设置两个以上的吸附床,并且从节能降耗和操作平稳的角度出发,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、顺向放压、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,在计算机的控制下定时切换,使几个吸附床协同操作,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。
根据解吸方法的不同,变压吸附制氧又分为两种工艺(参见表1):
1、PSA工艺:加压吸附(0.2~0.6MPa)、常压解吸。投资小、设备简单,但能耗高,适用于小规模制氧的场合。
2、VPSA工艺:常压或略高于常压(0~50KPa)下吸附,抽真空解吸。设备相对复杂,但效率高、能耗低,适用于制氧规模较大的场合。表1、PSA和VPSA制氧装置主要参数比较工艺流程 适宜规模 m3/h 吸附压力 KPa 解吸压力 KPa 氧气纯度 % 制氧电耗 KWh/m3 氧气收率 % PSA ≤200 200~600 大气压 80~93 0.7~2 30~45 VPSA 100~10000 0~50 -45~-80 80~95 0.3~0.5 46~68 VPSA制氧有的厂家使用罗茨鼓风机和罗茨真空泵,有的厂家使用离心式鼓风机和水环式真空泵,差异较大。各位有使用经验的海友能不能谈谈看这两种不同配置的优缺点。 变压吸附制氧装置
请问:变压吸附制氧装置 中的分子筛在生产中所使用周期是多长时间,及分子筛的费用,填加到列表中进行比较,谢谢。 还算详细!我想要CAD版本的图纸有没有 不错,只是分子筛的价格太贵了
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