浅论变压吸附空分制氧工艺的改进

参考 文献 ： 【１ １侯瑞宏． 国外变压吸附空分制 氧技术进展【． Ｊ 】 黎 明化工，１９ ， ６：８１ ９ ４ （） － ０ 【 陈翔龙． 吸附法（Ｓ ） ２ ］ 变压 ＰＡ 制氧技术简介叫． 上
海硅酸盐，１９ ，（） ０ －０ ９ ３ ４：２４２ ６
［ｊ 吸 附制 氧装 置技 术【Ｊ ３变压 Ｊ． 与特 气 ， 低温
工 ．１ ９ （） ．３ ９ ３１ ：７ １
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加 ，但解 吸困难 ，同样 产品气浓度 降低 ，最后 产能力也大打折扣 。为了克服这些缺陷 ，技术人 提出解决办法就是将变压 吸附制氧机放在室内为 员提出丁一种脉 冲性的变压吸附工艺，就是间歇 ０ 引 言 而且有利于延长 式地进行进料、出产品、冲洗以及逆放等过程 ， 氧气在化学工业 中是用途非常广泛的重要原 妥，这样温度不会过高或过低 ， 这样虽然 从微观上看也是 不稳定的，但从宏观层 吸附 剂和 电磁 阀 的使 用 寿命 。 料 ，传统获得氧气的方法主要通过低温精馏法 ， Ｓ Ｉ 艺 提高 了吸附和解析 此 外 ，在Ｐ Ａ法空分工艺 中，真空解吸和 面来讲稳定性高于Ｐ Ａ ２ ， Ｓ 也称为深冷法。但深冷法投资大 ，能量消耗也非 ｒ 吸附剂的利用率 。 均压步骤，对提高产品气纯度和 回收率也极为重 速度，有效的提高 ＿ 常高 ， 操作复杂，适用于大规模制氧领域。变压 ６ Ｓ ｛Ｉ 分离联合工艺 ： ） ＡＮ Ｐ ］ ￣ 早在几十年前人 要 。若想得到高纯度产 品气 ，均压时最好两端同 吸附法（ｒｓ ｒ Ｓ ｉ ｄｏｐｉ ，简称Ｐ Ａ Ｐｅ ｕｅ ｗ ｎ Ａ ｓｒｔ ｎ ｓ ｇ ｏ Ｓ） 们就开始用聚合物膜进行气体分离的研究，随后 是２ 世纪６ 年代才开始出现的技术， 与 ０ ０ 深冷法相 时均压，充压时需要采用纯的非优先吸附 气体 ， 将膜分离法开始用于空分 。技术人员研究了Ｐ Ａ Ｓ 比，具有投资小、能耗较低、操作简单的优点 ， 这二者是提高产品气纯度的有效措施。沸石分子 时 回冲以除去共吸附 膜分离工艺，发现富集塔较贫化塔大时有较好的 近年来得到了快速发展，各国科研 工作者对其研 筛制高纯Ｎ２ ，必须用纯Ｎ２ 分离妓果 ，并将Ｐ Ａ膜分离联合工艺和传统高压 ｓ 的０２ 。另外，对一些Ｐ Ａ Ｓ 空分流程而言 ，操作时 究 也 日益增 多 。 气瓶供应９ ．％氧气的成本进行了对比，发现联 ９５ 间延长 ，产品气纯度提高。 １ 变压吸附空分制氧原理 合工艺的经济价值非常高。 ３ 、变压吸附空分制氧工艺的改进 ＰＡ Ｓ 空分制氧使用的吸附剂一般为分子筛 ， ７ ） 其他一些新型工艺 ：美国专家Ｋ ｌ ｒ ｅ ｅ 提出 ｌ 由于氧气纯度和 回收率对于变压吸附空分制 特别是 ５ Ａ沸石分子筛。由于Ｎ ，０ 分 子的偶极 ２ ２ 了一 个崭新的变压吸附思路，用活塞驱动来改变 基于前面对氧 气纯度和回收率的影 矩 不 同 ，Ｎ２ 子 的偶 极 矩 大 干 ０２ 偶 极 矩 ， 吸 氧的重要性 ， 分 的 Ｓ 艺基本情况是，两 近年来相关 压力使气体分离。活塞Ｐ ＡＴ． 附剂中的阳离子与Ｎ 的作用力大于０ ，使得Ｎ２ 响因素分析 ，为了提高这两个指标 ， ２ ２ 技术人 员对变压吸附工艺过程进行了一系歹ｌ 『 的改 个汽缸分别与吸附床层两端相连 ，通过活塞的移 的平衡 吸容量高于Ｏ ，在中、低压（ ．ＭＰ ） ２ 如０ ６ ａ 动 ，周期地改变吸附床的压力，实现变压吸附。 下分子筛优吸附氮气，从而达到分离氮、氧的 目 进 。 这种单床活塞Ｐ Ａ工艺实际上是一种压力参数泵 Ｓ １ ） 采用同时进行的步骤 ：采用同时进行的步 的。然后通过压将吸附的氮气从吸附剂 中解吸出 工艺 ，它可以替代复杂的多床流程，操作简单 ， 骤。就是要使床层再生过程的步骤尽可能地同时 来，达到吸附 层的再生。 能耗低 ，产率有明显的提高。 进行 ，比如当床层完成吸附后 ，可以跟其它已完 ２ 、影响产品气纯度和回收率的因素 ４ 结语 衡量变压吸附空分制氧工艺先进性的两个重 成再生的床在产品端和进料端同时进行均压，此 随着新 型高效吸附剂的开 发和 工艺的不断 要指标是氧气的纯度和 回收率 。对变压吸附空分 外，充压、均压与逆放、均压与顺放等过程保持 完善 ，Ｐ Ａ￣氧的应用领域逐渐扩大 ， 以低能 Ｓ Ｉ ］ 制氧工艺的改进也是以提高氧 气的纯度和 回收率 同时 一致性等。这样可以缩短循环时间 ，提高装 耗 、低成书生产的低浓 度富氧 ，可 用于金属冶 为 目 ，因此首先需要探究这两个指标的影响因 置的生产能力，有效的改善了装置的性能。 标 炼 、玻璃熔炼和工业与民用锅炉等场合 ，可节能 ２ 均压过程 ：均压 步骤 在Ｐ Ａ工艺中有着 ） Ｓ 素。 １％ １％，开辟了新的节能途径；Ｐ Ａ ０一 ５ Ｓ 法可制取 重要的作用 ， 流程大致是将 已经完成吸附的床层 ２１ ．操作时对称性的影响 不同＿度的富氧产品 ，可替代空气用于各种化学 浓 多塔变压吸附的特征之 一是每一个吸附塔 顺放 出的气体用于 已完成再生床层的充压，并保 氧化工艺 ，从而可减小反应器体积，减少废气处 都经历相同的操作步骤序列，但是在任意一个时 证两床间的压力相等 ，这样 已完成 吸附床层中气 理负荷，降低化学 品的生产成本 ；小型Ｐ Ａ Ｓ 高纯 刻，每 一 个吸附塔又经历不同的步骤，理想的情 体 的较高压力就得到了充分的利用 ，既节约了能 氧生产装置可用于 Ｅ Ｊ ＃ 、医院等特殊供氧场 合。 Ｌ 况是 ，每一个吸附塔在经历相同的步骤时 ，其操 源，对提高产品氧气纯度和 回收率也有着重要的 此外 ，Ｐ Ａ法制氧工艺具有装置紧凑 、一次性投 Ｓ 作参数部是相同的，每一个吸附塔的分离作用也 意义。 资低、 自 动化程度高等深冷法无可比拟的技术优 ３ ） 用纯度高的气体进行清冼 ：在一般的Ｐ Ａ Ｓ 都是相同的。要达到这个 目的，就必须做到每个 势。总之 ，大型Ｐ Ａ空分制氧装置的成功运行 ， Ｓ 吸附塔的管线 、阀门以及吸附剂的填充情况都具 工艺 中，清洗气一般为吸附床层的顺放气体，这 将逐步动摇深冷法制氧的长期统治地位 。 有严格的对称性 ；从操作 上 来看 ，就要求在每个 些 气体往往是先用于均压步骤 ，床 层压力和顺放 循环中气体流率、压力和温度任每个吸附塔中都 气纯度都有不同程度的降低 ，清洗气中带有的部 是 对称 的 ，即所谓 的 “ 操作对称性 ”。在实际 中，系统的仟何扰动 ，如温度 、压力等的细微变 动，都可能会打破原有的平衡状态，导致不对称 性操作，各塔不再在相同的变压条件 Ｆ 操作，或
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的温度和压 力下进 行，在变压吸附制氧过程中， 这个过程 中需要将废气排出 ， 致使 回收率下降 ， 吸附剂（ 沸石 分 子筛） 对氮的吸附 是Ｉ 型吸附等温 而真空变压吸附Ｖ Ａ ２ Ｓ ￣ 艺一般采用常压下吸附而
［】 ４滕燕程． 吸附法分 离空气技术进展【． 明化 Ｊ黎 ］
目程 技
浅论变压吸附空分制氧 工艺的改进
王 雅丽 邯郸制氧机厂
真空下再生将吸附的氮气解吸出来 ，与一般Ｐ Ａ Ｓ 工艺相比，优点主要有两方面 ：一是氧气纯度和 回收率有着 一定的提高 ；二是降低装置能耗，节 约成本。一般Ｐ ＡＴ 艺高压下吸附过程中消耗大 Ｓ ￣ 量的能量 ，尤其原料气的压缩过程 ，而真空解吸 时 ，抽真空过程中床的真空度是逐步提高的，较 高的压 力比存 最后阶段才 会出现 ，总的来 看， ＶＳ Ａ负载小 、处于 高压力比的时间短 ， 自然 比 Ｓ 摘要 ｛ 本文主要介绍 了变 压吸 附空分制氧 线型 ，温 度在整个空 分制氧过程 中都是一个 重 Ｐ Ａ的能耗有较大幅度的降低。 ５脉ｉＰ Ａ：在Ｐ Ａ循环过程中，有一个对 ） ￣Ｓ Ｓ Ｓ １ 的工作 原理 以及影 响 氧 气纯度 和 回 收率 的主 要 因 要的参数 。技术人 员分析了温度对Ｐ Ａ￥ 氧的影 素 ，介 绍 了近 年 来 变压吸 附空 分制 氧的 工 艺进展 响 ，发现温度过高时 ，分子筛对氮气的吸附容量 吸附效果有重大影 响的就是吸附塔里面压力波动 情 况。 降低，导致氧气的浓度和收率降低，而且能耗也 比较大，在此影 响下 ，原本规则排列的吸附剂床 关键词 ；ＰＡ 工艺 空分 Ｓ 随之增大 ，温度过低时 ，虽然分子筛吸附容量增 层变得不再规则，气流也很不稳定 ，吸附剂的生
处 理 的空 气量 不 同。
分杂质组分不可避免地进入到再生后的床层，最 终导致产品端吸附剂的污染 ，为了提高清洗过程
的效果，改进的工艺中采用Baidu Nhomakorabea产 品气或顺放初期 的气体 ，即用纯度较高的气体进行清洗 ， 提高 了
产品纯度及回收率 。 ２２ ．环境温度的影响 ４ 真空变压 吸附Ｖ Ａ：一般Ｐ Ａ工艺采用 ） Ｓ Ｓ 任何 气一 固体系的物理吸附 都需要在相应 高压下吸附 ，常压再生 ，而在再生时通过 降压 ，