工业制氧机的原理,PSA制氧机的工作原理

发布日期:2017-03-03 15:03:54

工业制氧机主要设备工作原理

 

变压吸附空分制氧(简称P.S.A制氧) 是一种先进的气体分离技术,以优质进口制氧锂分子筛(CMS)为吸附剂,采用常温下变压吸附原理(PSA)分离空气制取纯度为50%-99%氧气。

氧、氮两种气体分子在分子筛表面上的扩散速率不同,直径较小的气体分子(O2)扩散速率较快,较多的进入碳分子筛微孔,直径较大的气体分子(N2)扩散速率较慢,进入锂分子筛微孔较少。利用锂分子筛对氮和氧的这种选择吸附性差异,导致短时间内氮在吸附相富集,氧在气体相富集,如此氧氮分离,在PSA条件下得到气相富集物氧气。

锂分子筛对氧和氮在不同压力下某一时间内吸附量的变化差异曲线:

 

一段时间后,分子筛对氮的吸附达到平衡,根据锂分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性,降低压力使锂分子筛解除对氮的吸附,这一过程为再生。根据再生压力的不同,可分为真空再生和常压再生。常压再生利于分子筛的彻底再生,易于获得高纯度气体。

变压吸附制氧机(简称PSA制氧机)是按变压吸附技术设计、制造的氧气发生设备。通常使用两吸附塔并联,由全自动控制系统按特定可编程序严格控制时序,交替进行加压吸附和解压再生,完成氧氮分离,获得所需纯度的氧气。

锂分子筛(CMS)的动态吸附量和分离系数的性能优劣决定了制氧机的好坏。

(自动转换)

 

第三章 设备 特 点

PSA制氧机特点

◆安装方便:

设备结构紧凑、整体撬装,占地小无需基建投资,投资少;

◆比其它供氧方式更经济

PSA工艺是一种简便的制氧方法,以空气为原料,能耗仅为空压机所消耗的电能,具有运行成本低、能耗低、效率高等优点。

◆机电仪表一体化设计实现自动化运行

进口PLC控制全自动运行。氧气流量压力纯度可调并连续显示,可设定压力、流量、纯度报警并实现远程自动控制和检测计量,实现真正无人操作。先进的控制系统使操作变得更加简单,从而保证了气体纯度、流量的稳定。

◆高品质元器件是运行稳定可靠的保证

气动阀门、电磁先导阀门等关键部件采用进口配置,运行可靠,切换速度快,使用寿命达百万次以上,故障率低,维修方便,维护费用低。

◆氧含量连续显示、超限自动报警系统:

在线监控氧气纯度,确保所需氧气纯度稳定。

◆优质锂分子筛:

具有吸附容量大,抗压性能高,使用寿命长。正常操作使用寿命可达7~8年。

◆先进的装填技术保证设备的使用寿命

碳分子筛采用“暴风雪”法装填,使分子筛分布均匀无死角,且不易粉化;吸附塔采用多级分流布气装置和分子筛自动压紧装置。保证锂分子筛吸附性能和压紧状态,有效延长锂分子筛使用寿命。

◆压差指示、集中排污:

每级过滤器都带有压差指示,集中自动排污系统。 

◆理想的纯度选择范围:

氧气纯度调节方便,可根据用户的需求在50%-99%之间任意调节,

◆系统独特的循环切换工艺:

降低了阀门的磨损,延长了设备的使用寿命和降低了维护费用。

◆免费调试,终身维护:

雄厚的技术实力和优质的售后服务,提供连续的技术支持,使用户使用无后顾之忧。

 

第四章 系统 流 程 说 明

 

本套保护气站系统是由压缩空气装置、压缩空气净化装置、变压吸附制氧装置、等设备组成。

一、压缩空气系统

压缩空气系统由螺杆式压缩机和空气缓冲罐组成,提供变压吸附制氮装置所需的气源。该系统提供稳定的输出压力和足够的气量。空压机选用运转可靠,维护简单,低噪音,无基础运转的螺杆式空压机。空气缓冲罐主要是作为气源的缓冲器,起稳定和储存作用,此外还可以收集和排除进入压缩空气源的大部分油水冷凝液。缓冲罐装有压力表,安全阀,排污口。

空压机的排气能力稍大于制氮机额定产量下的空气耗量,由于其启停受到排气压力控制,当排气量大于耗气量时,排出压力上升,空压机卸载;反之则空压机加载。通过如此循环启停,使空压机排气量适合制氮机耗气量要求,并适应生产线在变工况时(低于额定产量)的运行需要。

二、空气净化系统

从缓冲罐出来的压缩空气首先进入C级过滤器实现粗过滤,然后进入冷冻式干燥机,将压缩空气强制降温,使空气中的水蒸汽冷凝,凝结成的液态水夹带尘、油排出机外。冷干机最好放置于压缩机房。工艺流程采用冷冻干燥机除油水,基于三点原因:

1、后级T级送气管路过滤器进气口最大液体负载:2000ppm w/w露点<-12℃,不采用冷冻干燥机,T级送气管路过滤器易失效;

2、冬季室外气温较低,压缩空气温度降低后析出水分,堵塞管路系统,管路系统需倾斜并作排液;

3、管路系统析出水份后易腐蚀生锈。

冷干燥机的后精密度过滤器组,精密过滤器组由二级过滤器组成。分别是T级主管路过滤器与A级高效除油雾过滤器。T级主管路过滤器精密度为1um,滤除1um和更大的固态与液态颗粒,残留油份含量1ppm w/w。A级高效除油雾过滤器过滤精度0.01um滤除0.01um和更大的固态与液态颗粒,99.999+%油雾;残留油份含量0.001ppm w/w。压缩空气品质达到ISO8573.1质量等级1级。

4、活性碳吸附过滤器

为了避免T级过滤后的微量油进入变压吸附的碳分子筛中,固加一只活性碳吸附过滤器,确保进入制氮机的空气更加洁净。

 

三、变压吸附制氧系统

PSA锂分子筛制氧装置中有两个装满锂分子筛的吸附塔,洁净、干燥的压缩空气进入变压吸附制氧装置,流经装填有锂分子筛的吸附塔。压缩空气由下至上流经吸附塔,利用分子筛在不同压力下对氮和氧等的吸附力不同,氧气、水、二氧化碳等组份在锂分子筛表面吸附,未被吸附的氧气在出口处被收集成为产品气,由吸附塔上端流出,进入缓冲罐。经一段时间后,吸附塔中被锂分子筛吸附的氧达到饱和,需进行再生。

再生是通过停止吸附步骤,降低吸附塔的压力来实现的。已完成吸附的吸附塔短期均压后开始降压,脱除已吸附的氮气、水、二氧化碳等组份,完成再生过程。

两个吸附塔交替进行吸附和再生,从而产生流量和纯度稳定的产品氧气。两只吸附器的切换由PLC控制的程控阀自动完成。一台变压吸附制氧装置的性能优劣取决于吸附器、锂分子筛、工艺流程、设备结构以及电磁气动阀等部件的性能。我公司生产的变压吸附制氧装置选用PLC可编程序控制器,选用进口美国锂分子筛、德国宝得公司生产的电磁气动阀。

 

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