VPSA变压吸附工艺介绍

1、大华云通玻纤公司制氧站编制目 录 设备常规配置流程简图工作原理 设备常规配制各组件及功能介绍设备组成 现场问题及注意事项现场工程一、真空变压 吸附制氧原理说明：设备是以洁净空气为原料，经空气过滤器进入罗茨鼓风机，升压后经过换热器进行热交换冷却，使温度降到分子筛最佳吸附性能温度状态（35-50左右），再进入已经再生完毕处于工作状态的吸附器。在吸附器内，空气中的水分、二氧化碳等组分经过床层下部氧化铝、13X分子筛被吸附，氮气组分被床层中部LiX分子筛吸附，未被吸附的氧气在吸附器顶部富积作为产品气输出，真空变压吸附分子筛制氧设备常规设置两只吸附器，当一只吸附器产出氧气时，另一只吸附器处于抽真空再生状

2、态，吸附器在单级真空泵作用下抽至-55kpa左右，排出气经过消音处理排至室外。当抽负压吸附器在完成真空再生之后，由完成吸附工况的吸附器对本器均压，然后引入空气升压并开始吸附，而完成均压之后的吸附器接着抽真空再生。这样两只吸附器交替重复产氧和再生，实现连续制取氧气。被制取的纯度91%左右富氧在缓冲调节之后经过氧气压缩机升压达到所需的压力要求，再送至用氧用户。二、真空变压吸附制氧设备组成部分鼓风机升压部分真空泵抽负压部分氮氧分离部分氧气缓冲部分氧气增压部分仪表气部分电气控制部分循环冷却水部分2-1 鼓风机升压部分作为整套设备的进气动力部件鼓风机，为氧氮分离系统提供合适的正压气源。鼓风机升压部分包括

3、入口空气滤清装置、罗茨鼓风机主体及配套电机、换热器、旁路气动切换蝶阀及手动蝶阀、出口单向阀、消音器、波纹管接头（或弹性接头）等成套设备。罗茨风机是一种旋转式容积鼓风机，它通过同步齿轮带动作等速反向旋转，达到把吸入气体从进口推移到出口，并克服出口侧高压气体阻力而强制排气的目的。2-2 真空泵抽负压部分真空泵系统包括罗茨真空泵主体及配套电机、旁路气动切换蝶阀及手动蝶阀、Y型过滤器、消音器、波纹管接头（或弹性接头）等成套设备。分子筛吸附达到动态饱和状态之后必须进行解吸再生，沸石分子筛被证明在负压真空状态下有更好的解吸再生效果。为了提高罗茨真空泵抽真空效率，我们通常选用湿式泵，为其提供少量密封用软化水

4、。2-3 氮氧分离部分氧氮分离部分是整套设备的核心部件，主要由两个交替工作的内部填装填料的吸附塔和一些气动切换阀门组成。根据LiX沸石分子筛对空气中氮气、氧气分子的吸附容量不同，在正压吸附和负压脱附过程中实现氧氮分离，而正压吸附与负压脱附过程由可编程控制器按一定程序控制电磁阀并由电磁阀控制相应的气动切换阀来实现自动循环运行，连续产出氧气。分子筛介绍沸石分子筛具有均一微孔结构，并且能选择性地吸附直径小于其微孔孔径的气体分子的结晶性的铝硅酸盐。其化学方程式一般以ME2/XOAl2O3mSiO2nH2O ME:X价的阳离子来表示。其结构组成也是多种多样的，同时不同阳离子比例组成对吸附分离影响不同。其

5、中LiX沸石分子筛在负压抽真空再生条件下有相当优越的氧氮分离性能，对比CaX及CaA型沸石分子筛，产气率提高了二倍以上，有资料表明，LiX沸石分子筛随着发展这个差距将进一步拉大。同时LiX沸石分子筛吸附稳定性更好，使用寿命更长。2-4 氧气缓冲部分氧气缓冲部分主要由氧气平衡罐、氧气缓冲罐、质量流量计、氧气纯度分析仪、调节阀、气动切换阀等组成。2-5 氧气增压部分氧气增压部分是由氧压机主体及配套电机、后冷却器、氧气储罐、单向阀、氧气蝶阀等组成。氧压机一般采用立式往复活塞式结构，运转时，通过曲轴、连杆及十字头，将回转运动变为活塞在气缸内的往复运动，并由此使工作容积作周期性变化，完成吸气、压缩、排气

6、和膨胀四个工作过程。当活塞由外止点向内止点运动时，进气阀开启，气体进入气缸，吸气开始；当到达内止点时，吸气结束；当活塞由内止点向外止点运动时，气体被压缩，当气缸内压力超过其排气管中背压时，排气阀开启，即排气开始，活塞到外止点时，排气结束。活塞再从外止点向内止点运动，气缸余隙中的高压气体膨胀，当吸入管中压力大于正在缸中膨胀的气体压力，并能克服进气阀弹簧力时，进气阀开启，在此瞬时，膨胀结束，完成了一个工作循环。2-6 仪表气部分仪表气部分包括空压机、冷干机、过滤器、除油器、空气储罐、调压阀等设备。气动蝶阀，气动调节蝶阀在自动控制切换过程中均需要0.6MPa左右仪表气源作为气缸驱动力；为了保证设备的

7、开工率，对于需经常维护保养的过滤装置增设旁通阀。2-7 电气控制部分电气控制部分包括电控柜、仪控柜、操作台、就地按钮柜、工控机带打印机、可编程控制器PLC、UPS电源等设备。设备按照可编程控制器PLC编辑的程序自动运行，除了控制气动阀的开关外，还对各工艺参数的检测，调节以及整个工艺系统的安全运行进行报警及联锁控制。系统中的各个运行参数，控制系统将定期报表打印，以便操作人员直观了解装置运行情况。2-8 循环冷却水部分循环冷却水部分包括水泵、冷却塔、密封软化水装置、一些水路切换阀等设备。系统正常运行过程中需要一定量的循环冷却水对升温气体、鼓风机、真空泵、氧压机、电机进行热交换冷却；湿式真空泵运行过

8、程需要微量工业用软化水用于叶轮密封。三、真空变压吸附制氧设备现场安装施工动力设备安装容器类设备安装管路施工电控安装填装填料3-1 动力设备安装整套系统动力设备包括罗茨鼓风机、罗茨真空泵、氧压机、仪表空压机、仪表净化组件、水泵等，其中罗茨鼓风机、罗茨真空泵、氧压机三大件对基建及安装要求很高。首先，土建要求满足设备动载荷及减震条件；其次，设备吊装找正过程，应用成对斜垫铁找平，轴的纵向不水平度不应超过0.2/1000，轴的横向不水平度不应超过0.3/1000； 如用皮带轮装配时，风机和电动机的两皮带轮的平行度允许偏差应小于1.5MM，两皮带轮槽应对正，允许偏差应小于1MM。再次，按程序规范进行二次灌

9、浆。最后，冷却及密封系统检查，对于氧压机部分部件需进行拆洗及回装，之后注油调试试运行。3-2 容器类设备安装整套系统容器类设备包括换热器、消音器、吸附塔、平衡罐、缓冲罐、氧气储罐、仪表气罐等。容器类设备特点体积大，重量大，安装要求高。首先，土建要求满足设备静载荷条件；其次，设备吊装找正过程，在塔体吊装安装时，需测量垂直度，配合吊车找正，同时塔底部调整垫铁，垂直度找正好后，坚固地脚螺栓，所有垫铁打紧吃上劲，所有垫铁组必须焊接牢固；再次，按程序规范进行二次灌浆。最后，冷却及密封系统检查试验，如需要再进行平台、扶梯、护拦安装。3-3 管路施工管路施工包括常压空气管路施工、仪表带压空气管路施工、氧气管

10、路施工、水路管道施工等。其中对于氧气管道施工要求较高，氧气管道要求做防腐脱脂处理，采用氩弧焊打底焊接，焊接后探伤数量满足规范要求。防腐脱脂处理过程中管道、阀门、管件、仪表、垫片及其他附件都必须脱脂，阀门及仪表当在制造厂已经脱脂，并有可靠的密封包装及证明时，可不再脱脂。对黑色及有色金属的脱脂件，宜采用三氯乙稀或其他无机溶剂脱脂；石棉垫片等非金属脱脂件,宜采用三氯乙稀脱脂。脱脂后宜用紫外线检查法或溶剂分析法进行检查，达到合理标准为止。脱脂合格后的管道,应及时封闭管口并宜充入干燥氮气。管道脱脂（一）脱脂剂 工业用四氯化碳、精馏酒精和工业用二氯乙烷都可作为脱脂剂用的溶剂。 碳素钢、不锈钢及铜的管道、管

11、件的阀门宜用工业用四氯化碳，铝合金的管道、管件及阀门宜用工业酒精，非金属的垫片只能用四氯化碳。 四氯化碳与二氯乙烷都是有毒的，在使用时必须有防毒措施。二氯乙烷与精馏酒精是易燃易爆的物质，脱脂工作现场应严禁烟火，遵守防火的有关规定。 （二）脱脂方法 非金属垫片只许用四氯化碳进行脱脂。 （三）脱脂检验 脱脂完毕后，应按设计规定进行脱脂质量检验。当设计无规定时，脱脂质量检验的方法及合格标准规定如下： 1、直接法 （1）用清洁干燥的白滤纸擦拭管道及其附件的内壁，纸上应无油脂痕迹。 （2）用紫外线灯照射，脱脂表面应无紫蓝荧光。 2、间接法 （1）用蒸汽吹扫脱脂时，盛少量蒸汽冷凝液于器皿内，并放入数颗粒度

12、小于1mm的纯樟脑，以樟脑不停旋转为合格。 （2）有机溶剂及浓硝酸脱脂时，取脱脂后的溶液或酸分析，其含油和有机物不应超过003。 酸洗 酸洗常用槽浸法和系统循环法进行。酸洗液一般由盐酸（或硫酸）加上一定量的表面活性剂组成。 采用系统循环法酸洗时，管道系统应作空气试漏或液压试漏。 钝化 酸洗后的管道和设备，必须迅速进行钝化。钝化结束后，要用偏碱的水冲洗，保护钝化膜，以防管道和设备在空气中再次锈蚀。通常钝化液采用亚硝酸钠溶液。酸洗、中和和钝化的过程是一个连续循环过程。 3-4 电控安装电控安装包括动力电力部分安装、仪控部分安装、接地安装、就地仪表的安装等。电控设备安装要求较高。注意一，土建要求充分考虑电力线路的布置，尽量避开水路等可导流体，同时预留足够的安装空间；二，对于可能产生的变频等干扰信号充分做好隔离屏蔽措