工業制氧機的原理,PSA制氧機的工作原理

發布日期:2017-03-03 15:03:54

工業制氧機主要設備工作原理

 

變壓吸附空分制氧(簡稱P.S.A制氧) 是一種先進的氣體分離技術,以優質進口制氧鋰分子篩(CMS)為吸附劑,采用常溫下變壓吸附原理(PSA)分離空氣制取純度為50%-99%氧氣。

氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同,直徑較小的氣體分子(O2)擴散速率較快,較多的進入碳分子篩微孔,直徑較大的氣體分子(N2)擴散速率較慢,進入鋰分子篩微孔較少。利用鋰分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異,導致短時間內氮在吸附相富集,氧在氣體相富集,如此氧氮分離,在PSA條件下得到氣相富集物氧氣。

鋰分子篩對氧和氮在不同壓力下某一時間內吸附量的變化差異曲線:

 

一段時間后,分子篩對氮的吸附達到平衡,根據鋰分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性,降低壓力使鋰分子篩解除對氮的吸附,這一過程為再生。根據再生壓力的不同,可分為真空再生和常壓再生。常壓再生利于分子篩的徹底再生,易于獲得高純度氣體。

變壓吸附制氧機(簡稱PSA制氧機)是按變壓吸附技術設計、制造的氧氣發生設備。通常使用兩吸附塔并聯,由全自動控制系統按特定可編程序嚴格控制時序,交替進行加壓吸附和解壓再生,完成氧氮分離,獲得所需純度的氧氣。

鋰分子篩(CMS)的動態吸附量和分離系數的性能優劣決定了制氧機的好壞。

(自動轉換)

 

第三章 設備 特 點

PSA制氧機特點

◆安裝方便:

設備結構緊湊、整體撬裝,占地小無需基建投資,投資少;

◆比其它供氧方式更經濟

PSA工藝是一種簡便的制氧方法,以空氣為原料,能耗僅為空壓機所消耗的電能,具有運行成本低、能耗低、效率高等優點。

◆機電儀表一體化設計實現自動化運行

進口PLC控制全自動運行。氧氣流量壓力純度可調并連續顯示,可設定壓力、流量、純度報警并實現遠程自動控制和檢測計量,實現真正無人操作。先進的控制系統使操作變得更加簡單,從而保證了氣體純度、流量的穩定。

◆高品質元器件是運行穩定可靠的保證

氣動閥門、電磁先導閥門等關鍵部件采用進口配置,運行可靠,切換速度快,使用壽命達百萬次以上,故障率低,維修方便,維護費用低。

◆氧含量連續顯示、超限自動報警系統:

在線監控氧氣純度,確保所需氧氣純度穩定。

◆優質鋰分子篩:

具有吸附容量大,抗壓性能高,使用壽命長。正常操作使用壽命可達7~8年。

◆先進的裝填技術保證設備的使用壽命

碳分子篩采用“暴風雪”法裝填,使分子篩分布均勻無死角,且不易粉化;吸附塔采用多級分流布氣裝置和分子篩自動壓緊裝置。保證鋰分子篩吸附性能和壓緊狀態,有效延長鋰分子篩使用壽命。

◆壓差指示、集中排污:

每級過濾器都帶有壓差指示,集中自動排污系統。 

◆理想的純度選擇范圍:

氧氣純度調節方便,可根據用戶的需求在50%-99%之間任意調節,

◆系統獨特的循環切換工藝:

降低了閥門的磨損,延長了設備的使用壽命和降低了維護費用。

◆免費調試,終身維護:

雄厚的技術實力和優質的售后服務,提供連續的技術支持,使用戶使用無后顧之憂。

 

第四章 系統 流 程 說 明

 

本套保護氣站系統是由壓縮空氣裝置、壓縮空氣凈化裝置、變壓吸附制氧裝置、等設備組成。

一、壓縮空氣系統

壓縮空氣系統由螺桿式壓縮機和空氣緩沖罐組成,提供變壓吸附制氮裝置所需的氣源。該系統提供穩定的輸出壓力和足夠的氣量??諌簷C選用運轉可靠,維護簡單,低噪音,無基礎運轉的螺桿式空壓機??諝饩彌_罐主要是作為氣源的緩沖器,起穩定和儲存作用,此外還可以收集和排除進入壓縮空氣源的大部分油水冷凝液。緩沖罐裝有壓力表,安全閥,排污口。

空壓機的排氣能力稍大于制氮機額定產量下的空氣耗量,由于其啟停受到排氣壓力控制,當排氣量大于耗氣量時,排出壓力上升,空壓機卸載;反之則空壓機加載。通過如此循環啟停,使空壓機排氣量適合制氮機耗氣量要求,并適應生產線在變工況時(低于額定產量)的運行需要。

二、空氣凈化系統

從緩沖罐出來的壓縮空氣首先進入C級過濾器實現粗過濾,然后進入冷凍式干燥機,將壓縮空氣強制降溫,使空氣中的水蒸汽冷凝,凝結成的液態水夾帶塵、油排出機外。冷干機最好放置于壓縮機房。工藝流程采用冷凍干燥機除油水,基于三點原因:

1、后級T級送氣管路過濾器進氣口最大液體負載:2000ppm w/w露點<-12℃,不采用冷凍干燥機,T級送氣管路過濾器易失效;

2、冬季室外氣溫較低,壓縮空氣溫度降低后析出水分,堵塞管路系統,管路系統需傾斜并作排液;

3、管路系統析出水份后易腐蝕生銹。

冷干燥機的后精密度過濾器組,精密過濾器組由二級過濾器組成。分別是T級主管路過濾器與A級高效除油霧過濾器。T級主管路過濾器精密度為1um,濾除1um和更大的固態與液態顆粒,殘留油份含量1ppm w/w。A級高效除油霧過濾器過濾精度0.01um濾除0.01um和更大的固態與液態顆粒,99.999+%油霧;殘留油份含量0.001ppm w/w。壓縮空氣品質達到ISO8573.1質量等級1級。

4、活性碳吸附過濾器

為了避免T級過濾后的微量油進入變壓吸附的碳分子篩中,固加一只活性碳吸附過濾器,確保進入制氮機的空氣更加潔凈。

 

三、變壓吸附制氧系統

PSA鋰分子篩制氧裝置中有兩個裝滿鋰分子篩的吸附塔,潔凈、干燥的壓縮空氣進入變壓吸附制氧裝置,流經裝填有鋰分子篩的吸附塔。壓縮空氣由下至上流經吸附塔,利用分子篩在不同壓力下對氮和氧等的吸附力不同,氧氣、水、二氧化碳等組份在鋰分子篩表面吸附,未被吸附的氧氣在出口處被收集成為產品氣,由吸附塔上端流出,進入緩沖罐。經一段時間后,吸附塔中被鋰分子篩吸附的氧達到飽和,需進行再生。

再生是通過停止吸附步驟,降低吸附塔的壓力來實現的。已完成吸附的吸附塔短期均壓后開始降壓,脫除已吸附的氮氣、水、二氧化碳等組份,完成再生過程。

兩個吸附塔交替進行吸附和再生,從而產生流量和純度穩定的產品氧氣。兩只吸附器的切換由PLC控制的程控閥自動完成。一臺變壓吸附制氧裝置的性能優劣取決于吸附器、鋰分子篩、工藝流程、設備結構以及電磁氣動閥等部件的性能。我公司生產的變壓吸附制氧裝置選用PLC可編程序控制器,選用進口美國鋰分子篩、德國寶得公司生產的電磁氣動閥。

 

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