一、      制氧系統(tǒng)原理說明    1. PSA變壓吸附法制氧 變壓吸附法即PSA（ Pressure Swing Adsorption）法，由Skastorm和Guerin de Montgareuie及Domin分別獨立揭示了利用壓力的漲落來分離空氣的概念，至70年代PSA法分離空氣制氧得到了發(fā)展?；诜肿雍Y對空氣中的氧、氮組分選擇性吸附而使空氣分離獲得氧氣。分子篩變壓吸附分離空氣制取氧氣的機(jī)理，一是利用分子篩對氮的吸附能力大于對氧的吸附能力來分離氧和氮；二是利用氧在碳分子篩微孔系統(tǒng)狹窄空隙中的擴(kuò)散速度大于氮的擴(kuò)散速度，使在遠(yuǎn)離平衡的條件下可分離氧和氮。 變壓吸附制氧分高壓吸附常壓解吸（PSA）和常壓吸附真空解吸（VSA）及低壓吸附真空解吸（VPSA）三種工藝流程。其實三種工藝流程只是操作壓力稍有差異，本質(zhì)都是一樣的。而低壓吸附真空解吸的VPSA流程能耗標(biāo)準(zhǔn)又是低的，并且裝置穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)、工藝*，代表著PSA發(fā)展的趨勢，所以現(xiàn)在采用的和通常所說的變壓吸附制氧裝置一般都是VPSA裝置。  

   本公司推薦和采用的也是這種VPSA裝置。 在利用變壓吸附法制取氧氣時使用的吸附劑一般為沸石分子篩，它是堿或堿土元素例如鈉、鉀、鈣的結(jié)晶態(tài)鋁硅酸鹽。它的基本結(jié)構(gòu)是由SiO4和Alo4四面體共享氧原子而構(gòu)成的，是一種自身具有微孔結(jié)構(gòu)且孔徑大小均勻的強(qiáng)吸附劑。這種吸附劑Si-Al陽離子表現(xiàn)出很強(qiáng)的極性，在常溫低壓的情況下，這種極性吸附劑對于非極性N2和O2產(chǎn)生強(qiáng)吸附力。沸石分子篩對N2產(chǎn)生的吸附力比對O2的強(qiáng)，吸附速度也快。對于變壓吸附制氧過程而言N2優(yōu)先被吸附在沸石分子篩的微孔內(nèi)，O2除了少量被吸附外，大部分優(yōu)先逃逸出沸石分子篩，由輸氣管道排出而富集成產(chǎn)品氧氣。但沸石分子篩對于氧氣和氮氣有分離效果，而對于氧氣和氬氣卻不具有吸附選擇性。所以變壓吸附法制取的氧氣濃度不超過95.6%。變壓吸附制氧的循環(huán)周期短、吸附熱來不及散失，所以可供給解吸用，吸附床層溫度變化很小，可以近似的將其作為等溫過程來處理。 2.變壓吸附過程的關(guān)鍵技術(shù) 2.1吸附劑的選擇 吸附劑的良好吸附性能是吸附分離過程的基本條件，選用吸附性能*的吸附劑可以減少吸附劑的用量和減輕制氧裝置的重量體積，也減少空氣耗量。對于空分制氧采用的吸附劑，一般都應(yīng)具備如下性能： （1）大的比表面積 由于吸附劑和吸附質(zhì)之間的“范德華吸附"通常只發(fā)生在固體表面幾個分子直徑的厚度區(qū)域，單位面積固體表面所吸附的氣體量非常小，因此所用的富氧吸附劑必須有足夠大的比表面積。 （2）高強(qiáng)度和耐磨性 吸附劑顆粒在工藝過程中經(jīng)歷氣體的反復(fù)沖刷和壓力的頻繁變化，同時還伴有吸附過程中的溫度變化，因此如果吸附劑沒有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，則易產(chǎn)生破碎粉化現(xiàn)象，使分離效果下降，并且生成的粉末會堵塞管道和閥門，使整個分離裝置的生產(chǎn)能力下降。 （3）吸附劑顆粒大小均勻 富氧分子篩的外形為球形，直徑為1.6～2.5mm左右，吸附劑顆粒大小均勻，可使空氣流通過吸附塔時分布均勻，避免產(chǎn)生氣體的返混現(xiàn)象，提高分離效果。 2.2程控閥門的選擇 在VPSA裝置中，程控閥門不僅可以控制氣流的通與斷，也可以切換吸附塔的工作狀態(tài)，而實現(xiàn)床層的吸附和再生，因此VPSA裝置對程控閥門的操作指標(biāo)和要求均比一般閥門高，應(yīng)具有良好的密封性能、快速的啟閉速度、調(diào)節(jié)能力和頻繁的開關(guān)壽命。 2.3吸附器的設(shè)計 變壓吸附裝置的吸附器按作用和壓力等級劃入二類壓力容器，由于他在使用期內(nèi)將承受幾百萬次全幅度交變壓力的頻繁變化，屬于疲勞壓力容器，因此需經(jīng)專門實驗按交變壓力要求設(shè)計。 變壓吸附裝置的氣流分布器的結(jié)構(gòu)也有特殊要求，如果結(jié)構(gòu)不合理，就會造成氣流分布不均，易產(chǎn)生氣流返混。尤其對于大直徑的吸附器，氣流分布器設(shè)計是否正確合理對于裝置能否正常運(yùn)行更重要。 2.4 PLC控制裝置運(yùn)行 目前VPSA制氧裝置所使用的PLC可有效的控制程控閥的開關(guān)、調(diào)節(jié)和監(jiān)控系統(tǒng)，安全可靠?？蓪崿F(xiàn)如下功能：在程控閥門、控制線路、產(chǎn)品氣雜質(zhì)等方面出現(xiàn)問題時自動報警、及時判斷故障范圍和影響程度，并自動切斷出現(xiàn)故障的吸附塔，待故障處理完成后，可自動恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。 另外參數(shù)自動優(yōu)化功能可以根據(jù)原料氣進(jìn)料量的變化、產(chǎn)品氣純度的變化等隨時的對吸附時間進(jìn)行調(diào)整。在保證產(chǎn)品氣質(zhì)量的前提下獲得最高的氣體回收率。