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分子筛制氧工艺:按吸附压力不同分为PSA、VSA(另称VPSA)制氧设备两种。PSA(Pressure Swing Adsorption)即加压吸附(>0.1MPa);VSA(Vacuum Swing Adsorption)即常压吸附(<0.1MPa)。
PSA制氧工艺:将原料空气通过螺杆压缩机增压至0.3~0.5Mpa(高压)工况下,三级除油冷干机除水后,输送至装填有此吸附剂颗粒的塔容器中,吸附去除空气中的氮气、二氧化碳和水分等;吸附剂颗粒吸附饱和后,直接通过放空降压方式,使吸附在吸附剂颗粒上的氮气、二氧化碳和水分等解吸排出,当解吸完成后,再输入原料空气,又富集出氧气。通过二塔或多塔的吸附--解吸的循环操作,从而不断富集出85~95%的氧气。
VSA制氧工艺:将原料空气通过制氧专用无油低压风机提升至~0.06MPa(微正压)工况下,输送至装填有分子筛颗粒的塔容器中,吸附去除空气中的氮气、二氧化碳和水分等,富集出氧气;当分子筛颗粒吸附饱和后,通过制氧专用排氮机对其抽负压,在负压状态下,吸附在分子筛颗粒上的氮气、二氧化碳和水分等解吸排出,当解吸完成后,再进入下一周期,吸附富集出氧气。通过二塔或多塔的吸附--解吸的循环操作,从而连续富集出90~96%的氧气。
VSA制氧设备与PSA制氧技术对比表
制氧工艺 | VSA制氧设备 | PSA制氧设备 |
空气源 | 通过低压无油专用风机输送原料空气 | 通过空气压缩机输送原料空气 |
空气源 压力 | 常压操作(<0.1MPa) | 高压操作(>0.1MPa) |
是否含油 | 全无油 | 有油 |
空气源处理方式 | 无油,无需做处理 | 除油、除水(须需定期更换油滤,油容易污染分子筛,使设备制氧失效) |
制氧分子筛 | 压力低,分子筛不易粉化(分子筛使用10年内无需更换或者添加) | 压力高,分子筛易粉化,分子筛一般使用3年需更换或者添加。 |
日常维保安全性 | 日常维保操作简单方便。 安全性能好(所有容器为常压容器(<0.1MPa),工艺管道为常压管道(<0.1MPa),安装时无需报建,每年无需年检等工作) | 日常维保要求较高,塔容器属特种设备(所有容器为压力容器(≥0.1MPa),工艺管道为压力管道(≥0.1MPa),安装时需报建,每年需年检等手续(必须配备压力容器安全总监和安全员,需进行法律法规、标准和专业知识培训、考核,并予以记录、存档、备查,考核合格后,方可持证上岗。)。 |
氧气产品 | 产品氧气中绝对不含油分。 | 生产过程中,如空气源的三级滤芯不及时维护保养,油分容易污染产品氧气。 |
运行电耗 | 运行电耗约0.4~0.8Nm3.O2/KW.h(使用海拔不同时,运行能耗稍有不同) | 运行电耗约1.2~3.0Nm3.O2/KW.h(使用海拔高度不同时,运行能耗有不同) |
结论
VSA制氧设备广泛地应用于高原弥散式供氧系统的现场制氧。VSA制氧经过十余年不间断运行,是一种成熟、可靠的现场制氧方式,能很好地满足高原低寒及路途远保养难(免维护)等特殊使用条件,突破了高原现场制氧的限制和难题:
使用安全:VSA制氧设备配置常压容器(非特种设备),使用安全;PSA制氧设备配置的为压力容器(特种设备);
操作简单:VSA制氧设备可365天24小时不间断运行,一键启停操作简易方便;
低维护费: VSA制氧设备主要维护项目为更换风机皮带、添加风机齿轮油箱润滑油等,维护成本低,不及PSA制氧维护成本的十分之一;
耗电量低: VSA制氧设备运行耗电量仅为PSA制氧的三分之一;
安装简单:VSA制氧设备为撬装一体式,无需基础,方便安装;