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变压吸附制氧、制氮设备 顾维娜 裴红珍 (开封空分集团有限公司设计处，开封公园路11号，415002) 一、概述 PSA制氧量约为7.07X10m，它在产氧总 随着我国国民经济的飞速发展，工业气 量中所占比例达33%,美国的PSA制氧所 体(氧、氮、显等)的用量不再局限于冶金、化 占产氧总量的比例为11.8%. 工等少数行业，电子、医药、食品、造纸、环保、 在我国，PSA装置的开发尚处于起步阶 黄金生产等行业对氧、氮的用量也越来越大。 段，在空气产品中所占比例甚微，但目前空分 空气分离技术也有了很大发展，除传统的低 设备生产厂家都在开发应用这一新技术，其 温分离法外，变压吸附技术也日渐成熟。低温 所占比例会迅速增加。 分离在大型空分装置中因其产品纯度高，可 二、PSA设备的优点 同时获得多种产品气体等特点，仍占主导地 1.装五的综合成本 位。但在其它气体分离领域，包括中、小型空 PSA装置简单，设备数量少，占地面积 分装置在内，变压吸附分离法以其独特的优 小，安装方便，小型装置可做成整体移动式。 点，正在迅速扩展工业应用领域，并向大型化 而低温装置设备复杂，安装要求高且周期长， 发展。 基建投资高。综合设备、安装及墓建等诸项因 变压吸附(PSA)技术，1959年由美国埃 素，3500mVh以下设备，相同规格的PSA装 索公司首次开发成功并应用于空气干操装 置的投资规模，要比深冷装置低约20%- 置。在60年代，美国联合碳化物公司将PSA 50写。 装置用于氢气分离纯化方面，达到了实用化。 2操作人员的要求 7。年代初，美国联碳公司和德国的AG公 PSA装置可无人操作，而深冷法空分装 司，先后开发成功PSA制富氧装置。1972年 置在运转时需配备拥有专业知识的熟练操作 联碳公司的PSAO。装置外梢到日本，用于环 人员。 保部门的污泥曝气处理。不久.PSAO:装置 3.运行工况的调节 进入日本的炼钢厂，为炼钢供级01975年，美 PSA装置能自动、无负荷的运转，只需 国空气制品公司(APCI)推出真空解吸的 简单的调节产品气量，即可改变纯度，起动及 PSA技术，即VPSA，又一次促进了PSA空 停车只须按钮操作。而深冷分离装置的操作 分装置的发展。VPSA不但提高了分离效率， 就比较复杂，不是简单的起动、停车。 在能耗上也有降低，而且使PSA技术有可能 4.装呈的维修保养 同时取得氮和富氧两个产品。 PSA装置本身很简单，运转机器的数最 80年代以来，由于PSA和膜技术的飞 少，因此，它的维修保养工作量少;而深冷分 速发展.促使大规模的低温空分装置也在不 离装置在低温下工作，运转机器较复杂，所以 断改进，出现了以PSA和膜技术为主的非低 维修费用及保养时间均比PSA装置多。 温现场供应空分产品(主要是氮、氧)与低温 PSA装置相当于深冷空分的一个净化 传统工艺竞相发展的局面。1993年，日本的 系统。它操作简单、过程稳定、可靠性高、适应 176 性强，运行成本很低。如产品纯度要求不太 高，产量低于3500m3/h,PSA空分装置是理 想的选择。 三、PSA制级、制氮 1.PSA制乳、氮原理 PSA制氧是利用沸石分子筛对气体混 合物中各组分的吸附能力的差别.以及吸附 时间.汤 容量随压力的变化而变化的特性。在平衡状 态下，分子筛优先吸附氮气组分(见图1)，在 图2 舰、氮分子的吸附沈度差异 提高压力状态时氮的吸附容量高于低压时的 被吸附的组分和氧一起在产