VPSA变压吸附制氧装置

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工作原理
空气中的主要成分是氮和氧，利用环境温度下，空气中氮气和氧气在沸石分子筛（ZMS)上的吸附性能不同（氧气能通过而氮气被吸附），设计适当的工艺过程，而使氮和氧分离制的氧气。氮气在沸石分子筛上的吸附能力比氧气强（氮和分子筛表面离子的作用力强），当空气在加压状态下通过装有装有沸石分子筛吸附剂的吸附床时，氮气被分之筛吸附，氧气因吸附较少，在气相中得到富集并流出吸附床，使氧气和氮气分离获得氧气。当分子筛吸附氮气至接近饱和后，停止通空气并降低吸附床的压力，分子筛吸附的氮气便可以解吸出来，分子筛得到再生并可重负利用。两个以上的吸附床轮流切换工作，便可连续生产出氧气。
氧气和氮气的沸点接近，两者很难分离，一起在气相得到富集。因此变压吸附制氧装置通过常只能获得浓度为90-95%的氧气（氧的极限浓度为95.6%，其余为氩气）又称富氧。与深冷空分装置相比，后者能制成99.5%以上浓度的氧气。
装置工艺
变压吸附空分制氧装置的吸附床必须包含两个操作步骤；吸附和解吸。为了连续获得产品气通常在制氧装置中都装置两个以上的吸附床，并且从能耗和稳定性的角度出发，另外设置一些必要的辅助步骤。每个吸附床一般都要经历吸附、放压、抽空或减压再生、冲洗置换和均压升压等步骤，周期性的重复操作。在同一时间，各个2吸附床则分别处于不同的操作步骤，在PLC的控制下定时切换，使几个吸附床协调运做，在时间步伐上则相互错开，使变压吸附装置能够平稳运行，连续获得产品气。对于实际恶毒分离过程，还必须考虑空气中的其他微量组分。二氧化碳和水分在通常的吸附剂的吸附能力一般要比氮和氧都大的多，可在吸附床内填加合适的吸附剂（或利用制氧吸附剂自身）使其被吸附。
制氧装置所需的吸附塔数目取决于制氧规模、吸附剂性能和工艺设计思路，多塔操作是运行平稳性相对更好一些，但设备投资较高。目前势是使用高效制氧吸附剂尽量减少吸附塔数量并采用操作周期，以提高装置的效率并尽可能节约投资。

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