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公司新闻

    VPSA制氧机国产和进口的对比
    发表时间:2019-08-15

     国产VPSA制氧设备和进口VPSA制氧设备对比

      我国对变压吸附制氧技术的开发起步较早,先期作为军品开发,从1966年开始研究沸石分子筛分离空气制氧技术。20世纪70年代是我国PSA分离空气制氧技术发展的鼎盛时期,全国有十几个单位相继开展了变压吸附制氧技术的实验研究,建立了数套工业试验设备。这个时期开发的变压吸附制氧设备的共同点有以下几个方面:
      (1)大多采用高于大气压吸附、常压解吸流程,吸附塔有两个到四个;

      (2)空气进入吸附塔前,经过脱水预处理;

      (3)设备可靠性差,不能连续稳定运行,导致大部分设备报废;

      (4)技术、经济指标落后。

      由于设备性价比不高,工艺不够成熟,市场开发力度不够,老设备相继停用,新设备找不到市场,20世纪80年代,原来从事变压吸附制氧装备研制单位的开发项目相继中止,我国变压吸附制氧技术的开发再次进入低谷。可以说这之前的国内市场,没有正式意义上的工业化制氧装置,也没有专业的变压吸附制氧设备生产商。

      变压吸附制氧的正式产业化从20 世纪90年代起,由于电能紧张,钢铁市场的红火,电炉炼钢配套变压吸附制氧,不仅工程上马快,使用结果也非常好。而电炉炼钢要求的氧气纯度90%,所以作为电炉的配套设备,变压吸附制氧通行的质量要求是氧气纯度90%。

      变压吸附制氧的原料是空气,正常的空气成分按体积分数计算是:氮(N2)约占78%,氧(O2)约占21%,稀有气体约占0.939%(氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn,主要为氩),二氧化碳(CO2)约占0.031%,还有其他气体和杂质约占0.03%,如臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、水蒸气(H2O)等。由于氧和稀有气体氩分子量接近,不能分离,所以假定空气中所有氮气都被吸附,剩余的氧气也只是占21/22=0.9545,所以业界认为变压吸附制氧的理论纯度是95.5%。

      80%的氧气纯度源于本世纪初的富氧冶炼和高炉喷煤工艺,用户其实只需要富氧空气,为了降低氧气的提取成本而开发的产品。从设计上来说,1000Nm3/h-90%变压吸附制氧设备相当于1250Nm3/h-80%纯度的设备,相当于800Nm3/h-93%纯度的设备。而85%的氧气纯度,实际上没有任何现实意义,只是有的厂家根据其80%纯度的设备运行时纯度提到85%时,产量没有下降多少而被提出。

      进口设备厂商普莱克斯变压吸附制氧技术作为其非低温空分的主打产品, 其技术一直处于领先地位。其变压吸附制氧系统关键设备都有世界上先进的配套商:

      Dresser-roots-真空泵鼓风机世界第一的品牌,罗茨风机的发明者。

      Neles-蝶阀世界的品牌。

      ZEOCHEM-世界锂基分子筛的第一生产商。

      20世纪初期年邯郸钢厂引进美国Praxair的两套真空变压吸附制氧装置,两套VPSA制氧装置总的生产能力为:总氧气流量8888m3/h,纯氧气生产能力8000m3/h,氧气纯度90%。故如纯度80%时,单套纯氧流量能达到4400Nm3/h。

      引进的双床真空变压吸附制氧装置在两个工艺床中使用13X和N—2分子筛吸附剂,选择性地吸收氮气、水、二氧化碳和碳氢化合物,而让氧分子和氩分子通过,从而获得产品氧气。当分子筛吸附废气达饱和状态时,必须进行再生。通过内部的压力变化,可完成活化和再生的过程。

      本套装置采用的原料风机为2057—RAS—JV型罗茨风机,其作用是向吸附床送气,设计流量为50000m3/h;而真空风机是2070VJ—V型罗茨风机为吸附剂的再生和废气的排出提供真空,设计流量65500m3/h。在真空风机内还设置了密封水 系统,起密封、润滑和冷却的作用。

      可以从分子筛、鼓风机和真空泵、吸附塔等三方面对国产VPSA制氧机和进口制氧机做对比,无论是低硅分子筛原粉的制作,离子交换度,还是成型时采用无粘结剂,这些都不是用户应该关心的问题,也不是变压吸附制氧厂家关心的问题。

      制氧厂家关心的是最实际的,在什么纯度下多少分子筛能产出多少氧气,需要多少空气,真空泵需要多大。简而言之就是用更少的分子筛更小的能耗做出同样的氧气的分子筛就是好分子筛。对用户而言就是花更少的钱更少的电制取更多的氧气。

      好多分子筛厂家在推荐其分子筛时,会介绍其锂离子交换度高,然后给出一个不同压力下的等温氧氮吸附容量曲线,和国内外的其它厂家做比较,以说明自己的分子筛,氮吸附容量更高,氧氮分离系数更高,分子筛性能更优越。实际上这只是一个判定分子筛性能的一些静态指标,并不能区分分子筛实际使用中的优劣。

      吸附容量是一个静态指标,而变压吸附制氧是一个动态过程。在国际上还有一个分子筛指标决定着分子筛的性能,扩阻系数(吸附速率)。从分子筛性能上对比:

      国外的径向流技术已成熟,目前国内径向流技术未完全成熟,国内径向流的焊接工艺和使用的聚酯符合膜经常容易破损,导致分子筛粉化。

      目前国内生产径向流VPSA制氧供应商技术来源于邯郸钢厂VPSA制氧设备,国内大型VPSA生产商采用的原料风机几乎都是章丘生产的,章丘鼓风机厂的真空泵ZR8-900W理论流量是80700m3/h,真空泵的抽气量是Dresser-roots的1.23的倍,容积效率章丘和Dresser-roots的很接近,但机械效率要比Dresser-roots低。如采用章丘ZR8-700罗茨鼓风机和ZR8-900W罗茨真空泵及国产分子筛单套纯氧量可以控制到5000Nm3/h,换算到80%纯度,产量上限为6250Nm3/h。

      目前国内针对高炉富氧行业,在一台风机ZR8-700和真空泵ZR8-900W的情况下国产VPSA单套制氧产量不超过6250Nm3/h,80%。