变压吸附制氧机技术的发展

变压吸附制氧机技术的发展

变压吸附制氧机技术的发展始于1960年代，日本和美国于1980年代初实现产业化。近年来，由于永磁电机的发展和制氧技术的优化，国外PSA制氧低电耗已降至0.3kW·h/m3以下，超过双塔制氧规模。 6000Nm3/h。变压吸附制氧成本进一步降低，制氧规模逐年扩大。

我国在 80 年代后期开始研究变压吸附制氧技术，直到 90 年代初才出现小型工业设备。 2000年初，以北大先锋科技有限公司为代表的高效锂基吸附剂的制造和锂基吸附剂变压吸附制氧工艺的工业化取得了快速进展和广泛应用。目前，北大先锋建设的两座变压吸附塔规模已达到6000 Nm3/h，纯氧耗量接近0.3kW·h/m3。

日本已经解决了PSA制氧技术的重要问题，如高效锂基吸附剂的稳定生产、径向床吸附器的开发、高可靠性高频大口径蝶阀的开发等。 PSA制氧技术制氧规模逐年扩大，耗氧量逐步降低，设备可靠性稳步提高。设备规格也从规模小于1000 Nm3/h的单套二塔制氧设备发展到现在的6000 Nm3/h。多塔并联后，规模达到30000多Nm3/。 h、单位制氧电耗降低到0.32kW·h/m3。以下，制氧机年利用率达到98%以上。鼓风机噪声达到要求85分贝以下（消音处理可使厂外1m噪声达到70分贝以下），大口径蝶阀故障率一般达到8000小时以上，分子滑轮寿命有延长至5年以上。随着对变压吸附制氧机的新认识，变压吸附制氧机的应用范围得到了扩展。仅2018年，我国就有1000Nm3/h及以上规模的变压吸附制氧机70多台套。

北大先锋等国内企业通过不断努力，改变了变压吸附氧分子筛依赖进口的局面，同时在锂分子筛、分子筛产品等方面取得了长足的进步。随着变压吸附制氧技术的发展和完善，变压吸附制氧技术与低温制氧技术相比，逐渐形成了许多独特的优势，进一步促进了该技术在国内诸多行业的应用增加。

变压吸附制氧技术特点

一、制氧能耗和运行成本低。

在制氧过程中，电耗占运行成本的90%以上。由于变压吸附制氧技术的不断优化，其纯氧消耗量从1990年代的0.45kW·h/m3下降到今天的0.32kW·h/m3以下，即使在大型超低温系统中也是如此。它减少了。纯氧氧气的耗电量也约为0.42kW·h/m3。与深冷制氧技术相比，变压吸附制氧技术在企业无氮气需求、用氧工艺对氧气纯度和压力要求不高的工况下具有明显的成本优势。

二、工艺简单，操作灵活，启停方便。

与低温制氧技术相比，PSA制氧工艺相对简单。主要动力装置为罗茨鼓风机和罗茨真空泵，操作维护相对容易。变压吸附制氧装置在启停时没有冷却和加热过程，因此在其原始运行中只需30分钟即可生产出合格的氧气，短时间停机仅需30分钟时间。它可以在几分钟内产生氧气。关闭设备更容易，只需要电源。设备和控制程序将被关闭。与深冷制氧相比，变压吸附制氧技术启停更加方便，显着降低了装置的运行成本。

三、投资状况，建设周期短。

变压吸附制氧机以动力系统、吸附法、阀门切换法为中心，工艺流程简单，设备数量少，节省一次投资成本。由于装置占地面积小，可以降低装置的土建工程造价。工地成本；设备加工制造周期较短，主要设备加工周期一般不超过四个月。通常在这些情况下，可以在 6 个月内满足制氧要求。这接近于低温制氧一年的建设周期。设备构建时间显着减少。

四、设备简单，维修方便。

PSA制氧技术所用的鼓风机、真空泵、程控阀等设备全部国产化。备件更换方便，成本降低，施工时间易于管理。设备维护 比深冷制氧更简单方便的售后服务。 PSA 析氧用户无需投入大量维护资金或聘请专业维护人员来维护他们使用的大型离心式压缩机。

五、负载调节方便

与低温液氧技术相比，变压吸附制氧可以在纯氧功耗变化较小的情况下快速调节功率和纯度。一般情况下，产量可在30%~100%之间调节，纯度可在70%~95%之间调节。尤其是多台PSA制氧机并联使用时，负载调整容易。

六、操作安全性高

变压吸附制氧是常温低压操作，比低温高压低温制氧更安全，因为没有液氧或乙炔浓度。

变压吸附制氧技术主要应用领域

随着PSA制氧规模逐年增长，可靠性逐年提高，制氧电耗逐渐降低。同时PSA制氧技术具有操作灵活、负荷调整容易、功耗低、装置建设周期短、安全高效等优点。无疑成为了低温制氧的替代工艺，应用范围不断扩大。近年来，变压吸附制氧工艺已广泛应用于钢铁、有色冶金、化工、熔炉、环保等行业。

一是高炉富氧工艺

随着高炉富氧技术的发展，高炉已成为钢铁企业主要的氧气来源之一。在高炉富氧技术的初期应用中，高炉可作为供氧调节器。高炉产氧量大时，高炉富氧率高，产氧量不足时，高炉富氧率低。随着钢铁企业逐渐意识到高炉富氧技术在炼钢过程中的重要性，高炉富氧率的稳定性成为低成本、高效炼钢的重要运行参数，我做到了。随着钢铁公司使用更多工艺，氧气负荷每周或每天都会波动。低温制氧技术负荷差，启停时间长。当氧气量低时，会产生过量的氧气。必须液化并储存。也可以进行氧化以供以后使用或作为产品销售。考虑到高炉氧气压力低、氧气纯度要求低的特点，很多钢铁企业在高炉附近建了变压吸附制氧机，直接支撑高炉，同时起到调节器的作用。 .企业低温空气等钢铁企业供氧当个别生产中氧气过量或不足时，可随时启停PSA制氧机，控制产量和高炉的增减。如今，许多钢铁企业都采用变压吸附析氧技术向高炉供氧，大大降低了用氧成本。高炉采用变压吸附作为富氧氧源，这是大多数钢铁企业的共识。

二是电炉炼钢工艺。

过去，国内多数钢铁企业认为电炉炼钢需要采用深冷空气分离法生产纯氧。在日本，约60%～70%的电炉炼钢企业采用变压吸附生产93%的炼钢纯氧。理论上，电炉炼钢主要依靠电弧熔炼，氧气只是辅助作用。 PSA生产的氧气93%可用于电炉炼钢。目前，池州贵航金属制品有限公司、遵义长岭特钢有限公司、泸州一鑫钢铁有限公司等。国内企业如开始使用变压吸附制氧机供氧。电炉炼钢。据电炉钢厂反馈，采用变压吸附制氧机向电炉供氧，不影响钢材质量，显着降低电炉炼钢的制造成本。

三是在有色金属行业的应用

近十年来，变压吸附析氧技术在铜、铅、锌冶炼领域备受推崇。大多数有色金属冶炼工艺一般需要24%~90%的氧气纯度，氧气负荷变化很大，有色金属冶炼企业对氮气的需求非常少。变压吸附制氧技术操作简单，耗电少，是有色金属冶炼的理想选择。目前，国内铜陵有色金属、紫金矿业、云铜等国内大部分有色金属冶炼企业均选用变压吸附制氧机作为制氧机。随着铜产量的增加和铜冶炼工艺的改进，黄陵铜业公司先后制造了四套总耗氧量超过25000Nm3/h的变压吸附制氧机。随着铜生产规模的扩大，云南楚雄铜冶炼厂先后建设了3台变压吸附制氧机，总耗氧量30000Nm3/h。

四是化工等行业的应用

目前，国内一些中小型氮肥厂正在采用富氧连续产气工艺改进原有的间歇式产气工艺，而富氧的来源主要是变压吸附制氧技术。富氧连续气化技术对煤炭的适用性强，提高了采气设备的生产能力。国内外多数造纸企业选择变压吸附技术生产氧气。变压吸附制氧技术包括浮法玻璃和水泥窑的富氧燃烧工艺、垃圾焚烧的富氧燃烧工艺、污水处理的富氧曝气工艺以及臭氧在玻璃纤维工业的其他领域中的应用。

变压吸附制氧技术发展前景

变压吸附制氧技术作为近20年来由于技术进步和应用领域扩大而发展迅速的一种制氧新技术，逐渐被众多制氧用户所认可。通过开发新的吸附剂和尝试膜分离或与低温工艺耦合，以及互补的好处，旨在降低制氧能耗。