進口VPSA製氧設備怎麽樣

國產（chǎn）VPSA製氧設備和進口VPSA製氧設備對比

萬（wàn）誌國  王誌明   範文博

我國（guó）對變壓吸附製氧技術的開（kāi）發起步較早（zǎo），先期作（zuò）為軍品開（kāi）發，從1966年開始研究沸石（shí）分子篩分離（lí）空氣製氧技術。20世紀70年代是（shì）我國PSA分離（lí）空氣製氧技術發展的鼎盛時期，全國有十幾個單位相繼開展了變（biàn）壓吸附製氧技術（shù）的（de）實驗（yàn）研究，建立了數套工業試驗設備。這個時期開發的變壓吸附（fù）製氧設備的共同點有以下幾個方麵：

（1）大多采用（yòng）高於大氣壓吸附、常（cháng）壓解吸流程，吸（xī）附塔有兩個到四（sì）個；

（2）空氣進入吸附塔（tǎ）前，經過脫水預處理；

（3）設備可靠性差，不能連續穩定運行，導致大部（bù）分設備報廢；

（4）技術、經濟指標落（luò）後（hòu）。

由於（yú）設備性價比不高，工藝不夠成熟，市場開發（fā）力度不夠，老設備相繼停（tíng）用，新（xīn）設備找不到市場，20世紀80年代，原來從事（shì）變壓吸附製氧裝備（bèi）研製單位（wèi）的開發（fā）項目相繼中止，我國變壓吸附製氧技術的開發再次進入低穀。可以說這之前的（de）國內市場（chǎng），沒有正式意義上（shàng）的工業化（huà）製氧裝置，也沒有專業的變壓吸附製氧設備（bèi）生產商。

變（biàn）壓吸（xī）附製氧的正式產業化從（cóng）20 世紀90年代起，由於電能緊張，鋼鐵市場的（de）紅火，電爐（lú）煉鋼配套（tào）變壓吸附製氧，不僅工程上（shàng）馬快，使（shǐ）用結果也非常好。而電爐煉鋼要求的氧氣純度90%，所以作為電爐的配套設備（bèi），變（biàn）壓（yā）吸附製氧通行的質量要求是氧（yǎng）氣純度90%。

變壓吸附製氧的原料是空氣，正常的空氣成（chéng）分按體積（jī）分數計算是:氮(N2)約（yuē）占78%，氧(O2)約占21%，稀有氣體約占0.939%(氦He、氖Ne、氬Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn，主要為氬),二氧化碳(CO2)約占0.031%，還有其他氣體和雜質約（yuē）占0.03%，如臭氧(O3)、一氧（yǎng）化氮（dàn）(NO)、二氧化（huà）氮(NO2)、水蒸氣(H2O)等。由於氧和稀有氣（qì）體氬分子量接近，不能分離（lí），所以假（jiǎ）定空（kōng）氣中所有氮氣都被吸附，剩餘（yú）的氧氣也隻是占21/22=0.9545，所以業界認為變壓吸附製氧最高的理論純度是95.5%。

80%的氧氣純度源於本世紀初的富氧冶煉（liàn）和高爐噴煤工藝，用戶其實隻需要富（fù）氧空氣，為了降低氧氣的提取成（chéng）本而開發的產品。從設計上來說，1000Nm³/h-90%變壓吸附（fù）製氧設備相當於1250Nm³/h-80%純度的設備，相（xiàng）當於800Nm³/h-93%純度的設備。而85%的氧氣純度，實（shí）際上沒（méi）有任何現實意義，隻是有的廠家根據其80%純度的設（shè）備運（yùn）行時（shí）純度提到85%時，產量沒有下降多少而被提出。

進口設備廠商普萊克斯變壓吸附製氧技術作為（wéi）其非低溫空分的主打產品（pǐn）， 其技術一直處於領先地位。其變壓吸附製氧係統關鍵設備都有世界上最先進的配套商：

Dresser-roots-真空泵鼓風機世界第一的品牌,羅茨風機的發明（míng）者。

Neles-蝶閥世界第一品（pǐn）牌。

ZEOCHEM-世界鋰（lǐ）基（jī）分子篩的第一生產商。

20世紀初期年（nián）邯鄲鋼廠引進美國Praxair的兩套真空變壓吸附製氧裝置，兩套VPSA製氧裝置總的生（shēng）產能力為：總氧氣流量8888m³/h，純氧氣生產能力8000m³/h，氧氣純度90％。故如純度80%時，單套純氧流量能達到4400Nm³/h。

引進的雙床真空（kōng）變壓吸附製氧裝（zhuāng）置在兩個工藝床中使用13X和N—2分（fèn）子篩吸附劑，選（xuǎn）擇性地吸收氮氣、水（shuǐ）、二氧（yǎng）化碳和碳氫化合物，而讓氧分子和氬分子（zǐ）通過，從而獲得產品氧（yǎng）氣。當分子篩吸（xī）附廢（fèi）氣達飽和（hé）狀態時，必須進行再生。通過內部的壓力變化，可完成活化和再生的過程。

本套裝置采（cǎi）用的原料風機為2057—RAS—JV型羅茨（cí）風機，其（qí）作用是向吸附床送氣，設計流量為50000m³／h；而真空風機是2070VJ—V型羅茨風機為吸附劑的再生（shēng）和廢（fèi）氣的排出提（tí）供真空，設計流量65500m³／h。在真（zhēn）空風機內（nèi）還設置了密封水 係統，起密封、潤滑和冷卻的作用。

可以從分子（zǐ）篩（shāi）、鼓風機和真空泵、吸附塔等三方（fāng）麵對國產VPSA製氧機和進口製氧機做對比（bǐ），無論是（shì）低矽分子（zǐ）篩原粉的製（zhì）作，離子交換度（dù），還（hái）是成型時采（cǎi）用無粘結劑，這些都不是用戶應該關心的問題，也不（bú）是變壓吸附製氧廠家（jiā）關心的問題。

製氧廠家（jiā）關心的是最實（shí）際（jì）的，在什麽純度下多（duō）少分子篩（shāi）能產出多少氧氣，需要多少（shǎo）空氣，真空泵需要多大（dà）。簡而言之（zhī）就是用更（gèng）少的分子篩更小的能耗做出同樣的氧（yǎng）氣的分子篩就是好分子篩。對用戶而言就是花更少的錢更少的電製取更多的氧（yǎng）氣。

好（hǎo）多分子篩廠家在推薦其分子篩時，會介（jiè）紹其（qí）鋰離子交換度高，然後給（gěi）出（chū）一個不同壓力（lì）下的等溫氧氮吸附容量曲線，和國內外的其它廠家做比較，以說明自己的分子篩，氮吸附容量更高（gāo），氧氮（dàn）分離係數更高，分子篩性能更優越。實際上這隻是一個（gè）判定分子篩性（xìng）能的一些靜態指標，並不能區分分子篩實際（jì）使用中的優劣。

吸附容量是一個（gè）靜態指標，而變壓吸（xī）附製氧是一個動態過程。在國際上還有一（yī）個分（fèn）子篩指標決定著分子篩的性能，擴阻係數（吸附（fù）速率）。

從分子篩性能（néng）上對比：

國外的徑向流技術已成熟，目前（qián）國內徑向流技術未完全成熟，國（guó）內徑向流的焊接工藝和使用的聚酯符合膜經常容易破損，導致分子篩粉（fěn）化。

目前國內生產徑向流VPSA製（zhì）氧供應（yīng）商技術來源（yuán）於邯鄲鋼廠（chǎng）VPSA製氧設備，國內大型VPSA生產商采（cǎi）用的原（yuán）料風機幾乎都是章丘（qiū）生產的，章丘鼓風機廠的最大真空泵ZR8-900W理論（lùn）流量是80700m³/h，真空泵的抽氣（qì）量是Dresser-roots的1.23的倍，容積效率章丘和Dresser-roots的很接近，但機械效率要比Dresser-roots低。如采用章丘（qiū）ZR8-700羅茨鼓風機和ZR8-900W羅茨真空（kōng）泵及國產分子篩單（dān）套純氧量（liàng）可以控製到5000Nm³/h，換（huàn）算到80%純度，產量（liàng）上限為6250Nm³/h。

  目（mù）前國內針對高爐富氧（yǎng）行業，在一台風機ZR8-700和真空泵（bèng）ZR8-900W的情況下國產VPSA單套製氧產量不超過6250Nm³/h，80%。