case_10变压吸附制氧

变压吸附试验实验报告实验目的：本实验旨在通过变压吸附（Pressure Swing Adsorption, PSA）技术，研究气体分离过程中吸附剂对特定气体组分的吸附能力，以及在不同压力条件下的吸附效率，为工业气体分离提供理论依据和实验数据。

实验原理：变压吸附是一种利用吸附剂对不同组分在不同压力下吸附能力差异的分离技术。

在吸附过程中，吸附剂对目标组分的吸附能力随压力的增加而增强。

通过周期性地改变压力，可以实现吸附剂对目标组分的高效分离。

实验材料：1. 吸附剂：活性炭2. 气体混合物：氮气和氧气的混合气体3. 吸附装置：包括压力调节阀、吸附柱、气体流量计等4. 测量设备：压力计、温度计、气体分析仪实验步骤：1. 准备实验材料，将活性炭装入吸附柱中。

2. 将气体混合物通过吸附柱，调节压力至设定值，开始吸附过程。

3. 记录不同压力下的气体流量和组成，观察吸附效果。

4. 改变压力，进行吸附-解吸循环，记录数据。

5. 通过气体分析仪对吸附后的气体进行成分分析。

6. 重复步骤2-5，以获得不同条件下的吸附数据。

实验结果：1. 在低压条件下，吸附剂对氧气的吸附能力较弱，氮气为主要的通过组分。

2. 随着压力的增加，吸附剂对氧气的吸附能力显著增强，氧气的通过量减少。

3. 在吸附-解吸循环过程中，吸附剂表现出良好的循环稳定性和吸附效率。

实验结论：通过本次变压吸附实验，我们发现活性炭作为吸附剂在不同压力条件下对氧气和氮气具有不同的吸附能力。

在工业应用中，可以通过调节压力来实现氧气和氮气的高效分离。

此外，实验结果还表明，活性炭具有良好的循环利用潜力，为工业气体分离提供了一种经济可行的解决方案。

建议：1. 对不同种类的吸附剂进行变压吸附性能测试，以寻找更高效的吸附材料。

2. 进一步优化吸附-解吸循环条件，提高吸附效率和循环稳定性。

3. 将实验结果应用于实际工业生产中，进行规模化的气体分离试验。

本次实验报告到此结束，感谢阅读。

变压吸附基本原理变压吸附（Pressure Swing Adsorption，PSA）是一种通过在不同压力下吸附和解吸物质来实现分离和纯化的技术。

它在许多工业领域中被广泛应用，如空分、气体纯化、制氧和制氢等。

变压吸附的基本原理是基于吸附剂对不同物质的吸附能力不同。

吸附剂通常是多孔的，具有高度发达的孔隙结构。

物质分子可以在其表面上发生物理吸附或化学吸附，并通过占据吸附剂的孔隙来稳定。

根据物质吸附的选择性，可以通过改变吸附剂中的压力来控制物质的吸附和解吸过程。

变压吸附通常包括吸附、解吸、冲洗和再生四个基本步骤。

首先，在较低压力条件下，吸附物质会向吸附剂表面扩散并发生吸附。

吸附物质沿着固体颗粒上的孔隙流动，直到达到平衡吸附量。

然后，通过增加压力，引起非吸附物质分子的竞争吸附，从而将吸附物质从吸附剂上解吸出来。

解吸过程发生在高压条件下，使物质能够从吸附剂表面多孔孔隙中脱附。

接下来是冲洗步骤，它的目的是去除吸附剂表面残留的吸附物质，并准备吸附剂进行再生。

在冲洗过程中，可以使用较低压力或其他介质来冲洗吸附剂，以清除吸附剂上的吸附物质。

最后，通过通过减少压力或其他的方法来减少吸附剂中的竞争吸附物质，再生吸附剂。

例如，可以利用减压或加热的方法来促进吸附剂中吸附物质的解吸和脱附。

变压吸附技术的性能和效率可以通过多种因素来调节和优化。

首先，合适的吸附剂选择是关键，因为不同的吸附剂对不同的物质具有不同的吸附能力和选择性。

其次，吸附剂的孔径分布和孔隙结构也会影响吸附过程的效果。

特别是，在分离气体混合物时，需要根据吸附物质的分子尺寸和相互作用来选择合适的孔径范围。

此外，变压吸附列的设计和操作条件的选择也会影响分离效果。

通过优化各种参数，如压力、温度、循环时间和冲洗剂浓度等，可以改善吸附和解吸性能。

总之，变压吸附是一种基于吸附剂对物质吸附和解吸能力的分离技术。

通过控制压力和操作条件，可以实现对物质的选择性吸附和解吸，从而实现分离和纯化的目的。

浅谈变压吸附制氧在铜冶炼行业中的应用摘要：近年来，变压吸附制氧法发展迅速，其在氧气纯度要求不高、规模不大的用氧场合很有优势，被迅速普及。

与深冷法制氧相比，真空变压吸附制氧法的工艺特点在一定的用氧场合，其安全性和可靠性上有着更大的优势。

近l0年来，变压吸附制氧法发展迅速，其在灵活、多变的用氧场合中很有优势，被迅速普及。

与传统深冷法制氧相比，两种制氧法各有优点，但在制氧规模小于15000m³／h(标准状态下)、氧气纯度要求不高的场合，如电炉炼钢、有色金属冶炼、玻璃加工、甲醇生产、碳黑生产、化肥造气、化学氧化过程、纸浆漂白、污水处理、生物发酵、水产养殖、医疗和军事等诸多领域，变压吸附制氧有节省投资、操作可靠、维护简单的特点，尤其安全性方面，有着明显的优势，本文就变压吸附工艺在铜冶炼行业中的应用进行了探讨分析。

关键词：有色冶炼变压吸附制氧工艺高温设备管理1、变压吸附制氧工艺概况变压吸附空分制氧始创于20世纪印年代初，并于70年代实现工业化生产。

在此之前，传统的工业空分装置大部分采用深冷法制氧。

变压吸附是通过压力的变化而使混合气体在吸附剂中吸附和脱附交替进行的循环过程，按照脱附方式的不同，变压吸附空分制氧可分为PSA过程和VPSA过程。

VPSA 工艺流程：VPSA沸石分子筛是一种经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的球形颗粒状吸附剂，呈白色，其孔型特性使其能够实现O 、N：的动力学分离。

利用沸石分子筛的选择吸附特性，采用常压吸附，真空解吸的循环周期，使压缩空气交替进入吸附塔来实现空气分离，从而连续产出高纯度的产品氧气。

VPSA循环一般由充压、吸附、抽真空解吸等步骤组成，设备包含有鼓风机、真空泵、吸附分离塔、控制系统等，其基本流程：原料空气经空气进口过滤器除尘、除油、干燥后后，由进料鼓风机，送入一个交替使用的分子筛吸附器，用以从空气中分离氧气。

分子筛选择性的吸附氮气、水份、二氧化碳及碳氢化合物等杂质，而让氧气和氩气分子通过从而获得产品气体。

变压吸附制氧设备的特点：变压吸附是一种先进的气体分离技术，它在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位变压吸附制氧设备主要特点1、装置工艺流程简单、结构紧凑、设备投资省；2、装置占地面积小，可用于室内、外操作；3、装置自动化程度高，开停车方便快捷；4、装置运行和维护费用较深冷法制氧低；5、装置运行独立性强，稳定性好，可靠性高，常温低压下工作，安全性能好；6、装置规模可从0.2-5500 Nm3/h，产品氧气纯度可达25-95%；7、装置出口压力：常压解吸设备0.3-0.55MPa,真空解吸设备15KPa.均可采用扩展配置增压使用。

变压吸附制氧设备的基本组成：1、原料空气压缩机或风机;2、气源预处理系统（含除油、除尘、除水和冷却设备）;3、吸附塔（内装干燥剂和分子筛）;4、原料空气和成品氧气缓冲塔;5、切换阀门及配气管;6、真空泵（用于真空解吸流程）;7、氧气增压机及灌充装置;8、设备自动控制系统、纯度检测系统;9、纯度调节及配气系统 (根据不同的流程和不同的要求选择配置)。

变压吸附制氧设备安装运行条件：1、安装条件：安装现场应清洁、平整，吊车或叉车容易到达并进行安装；2、使用环境要求：安装现场周围空气应干净、无油雾、无腐蚀气体，通风良好；3、配套条件：电源：380V/50Hz/3相五线；冷却水：符合工业用冷冻、冷却水。

变压吸附制氧设备选型注意事项：1、在具体选型前首先确认对所需氧气设备最终产品气的要求，在制造厂商的建议下确定所需设备的流程；2、考察设备设计的合理性（每一个配件的设置是否合理，必需，并发挥其最大功效）；3、考察设备运行的可靠性（考证设备设计中保证措施的合理性）；4、制造厂商研究开发能力、制造经验及水平；5、全面计算制氧设备的成本（设备价格、投入设备所必备的水、电、场地及其费用，设备的使用维护成本，设备的使用寿命），而不仅仅只考虑设备的价格。

应用范围：电炉炼钢、有色金属冶炼、富氧炼铁、化肥造气、化学工业中各种氧化、煤的气化、臭氧发生、工业加热炉助燃、铸造冲天炉、造纸工业氧气蒸解、漂白、黑液氧化氧气曝气活性污泥法处理工业废水、城市下水、石脑油分解、碳黑生产、高密度养鱼、水泥工业中铁氧水泥、耐火砖制造、玻璃加工、医院输氧及保健用氧、高压氧仓及氧吧。

变压吸附制氧技术的发展和应用摘要：简述了变压吸附技术应用于空分制氧领域的技术优势；基于这些优势，吸附空分技术广泛应用于多个行业；随后综述了吸附制氧领域的关键技术发展并作出展望。

关键词：变压吸附；制氧技术；大型化；噪音控制引言近年来变压吸附制氧技术持续发展，已广泛应用于钢铁冶炼、化工、炉窑、玻璃等多个行业中，满足不同产业对于氧气的需求，推动了国内工业制氧设备的技术变革。

一、分析变压吸附制氧技术的优势（一）运行成本低在制氧工艺中，电源能耗量占据总运行成本的90%以上，伴随变压吸附制氧技术的优化创新，纯氧电耗从原来的0.45kW·h/m3变为现在的0.30kW·h/m3，电能消耗量得到了大幅度降低。

相比于其他空分制氧技术，变压吸附制氧技术在成本方面具有明显的优势[1]。

（二）流程简洁、本质安全、易于操作变压吸附制氧技术的工艺流程较为简洁，罗茨鼓风机和罗茨真空泵作为基础的动力设施，操作方式比较为简单，便于开展维护工作[2]。

操作压力的范围在-0.5~0.5bar，不属于压力管道范畴；几乎常温操作，因此具有本质安全性。

开停机方便，开机30min以内即可产出符合标准的氧气；可实现无人值守。

（三）投资低、工期短变压吸附制氧设备主要由一体化罗茨设备、吸附设备、以及阀门切换体系等构成；设备种类、数量少，可以节约项目的一次性投资成本，且设备的占地面积比较低，还可以降低设备土建成本和建设用地的费用。

同时吸附制氧设备的加工制造周期比较短暂，重要设备的加工周期不会超出4个月，一般状况下6个月内就可达成产氧目标，大大降低了设备的建设时间。

（四）维护简单变压吸附制氧技术应用的设备比较少，包括鼓风机、真空泵和程控阀门等全，这些设备的备件便于更换，可以实现量化生产。

可以大幅度降低生产成本，对后续的工期进行严格管控，同时设备维修方法较为简单，售后便捷。

（五）便于调节负荷通过并联、变频、程序时序控制等技术手段，可以方便调节装置产量和纯度，把纯度调在70%~95%，通过对变压吸附制氧设备进行联合使用，可以对负荷进行有效调节。

变压吸附(P S A)法制氧操作规程变压吸附（PSA）法从空气中提取富氧装置操作规程XXXXXX化工有限公司2009年9月目录1. 概述 ............................................................................................................................................................. - 1 -1.1.前言 (1)1.2.装置概况 (1)2. 工艺说明 ........................................................................................................................................................... - 5 -2.1工艺流程简述 (5)2.2工艺步序 (8)2.3工艺步序时间参数设置 (12)2.4工艺步序吸附塔压力设置 (13)2.5控制功能说明 (15)3. 装置的操作 ..................................................................................................................................................... - 19 -3.1首次开车准备 (19)3.2系统开车 (23)3.3提浓段和精制段装置运行调节 (24)3.4提浓段和精制段装置停车 (27)3.5提浓段和精制段停车后的再启动 (28)3.6提浓段和精制段故障处理方法 (29)3.7变压吸附提氧装置操作注意事项 (30)3.8电磁阀故障处理以及切塔要点 (31)4 安全技术 ....................................................................................................................................................... - 32 -4.1概述 (32)4.2氧气的基本特性 (32)4.3装置的安全设施 (32)4.4氧气系统运行安全要点 (33)4.5消防 (33)4.6安全生产基本注意事项 (33)5. 安全规程 ....................................................................................................................................................... - 34 -5.1、一般安全事项 (35)5.2、进入容器的八个必须 (35)5.3、防止违章动火的六大禁令 (37)1. 概述1.1. 前言本装置是采用变压吸附（Pressure Swing Adsorption简称PSA）法，从空气中提取氧气和氮气。

变压吸附法制氧企业标准一、引言本标准规定了利用变压吸附法制取氧气企业的基本要求、工艺流程、设备要求、安全管理等方面的内容。

本标准的制定旨在规范变压吸附法制氧企业的生产和管理，确保氧气产品的质量和安全，促进企业的可持续发展。

二、适用范围本标准适用于利用变压吸附法制取氧气的企业。

三、规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

四、术语和定义1.变压吸附法：利用吸附剂在不同压力下对氧气的吸附性能差异，实现氧气与空气分离的方法。

2.吸附剂：具有吸附性能的物质，用于吸附氧气。

3.吸附塔：装载吸附剂的设备，用于进行氧气与空气的分离。

五、基本要求1.企业应具备独立的法人资格，合法经营。

2.企业应具有健全的质量管理体系，确保氧气产品的质量稳定可靠。

3.企业应遵守国家相关法律法规，确保生产过程中的安全、环保等方面符合规定。

六、工艺流程1.空气压缩：将空气压缩至一定压力，为后续吸附过程提供动力。

2.吸附过程：利用吸附剂的吸附性能，将氧气从空气中分离出来。

3.降压解吸：降低吸附塔内压力，使吸附剂释放吸附的氧气。

4.氧气收集：将解吸出来的氧气收集起来，经过净化处理后储存。

七、设备要求1.压缩机：应采用高效、低噪音的压缩机，确保空气压缩过程中的稳定性和安全性。

2.吸附塔：应采用高性能吸附剂，确保氧气与空气的有效分离。

吸附塔应具有足够的容积和高度，以满足生产需求。

3.管道系统：应采用耐腐蚀、耐压的管道系统，确保氧气输送过程中的安全性和稳定性。

4.控制系统：应采用先进的自动化控制系统，实现对生产过程的实时监控和自动调节，确保生产过程的稳定性和安全性。

八、安全管理1.企业应建立健全的安全管理体系，制定并执行严格的安全规章制度。

浅究变压吸附制氧法及深冷法现如今，工业上的制氧方法主要有两种。

一种是变压吸附法，另一种就是深冷法。

变压吸附法是近年来刚兴起的工艺而深冷法则属于传统方法。

这两种制氧方法各有各的好处。

因此用户难免会面临对两者的选择问题。

本文将从这两种制氧法的制作工艺、技术手法、运行参数、投资成本、建设要求等方面进行深入的对比分析。

一、两种制氧方法的制作过程以及制作原理（一）变压吸附法变压吸附法是一种新兴的制氧方法，已经被广泛的应用到了工业制氧工作当中。

鼓风机、吸附塔、缓冲罐、贮氧罐以及真空泵是其主要的组成结构，利用各式的专业阀门进行设备之间的连接，再加上一套计算机自动控制系统就是一套完整的变压吸附制氧装置。

把空气进行除尘处理之后，利用鼓风机将其鼓进盛有多种分子筛（作为吸附剂）的吸附塔中。

这个时候空气中大部分的氮气、二氧化碳以及二氧化硫、水和少量的氧气等会在吸附塔中被分子筛吸附住。

而剩余的大部分氧气则会经过床层由塔顶排除。

这个时候得到的氧气，就可以称之为富氧产品。

然后将其导入到贮氧罐中进行贮藏备用。

当吸附塔中的分子筛达到了饱和状态之后，要停止鼓风机鼓入空气操作，同时要将真空泵打开对吸附塔进行抽真空的处理（这项操作主要是为了将氮气等杂质从分子筛中“脱离”出来，这样的话吸附剂就可以再进行循环利用）。

在停止一个吸附塔空气进入的同时，将另一个吸附塔打开进行空气的吸附工作，这样两个或者是两个以上吸附塔交替工作的形式可以保证富氧产品连续不断的产出。

而吸附塔的交替切换的工作则是利用计算机自动控制系统通过对相关阀门的控制进行的。

（二）深冷法深冷法相对于变压吸附法来讲，它算是传统的制氧方法。

它的主要设备构成包括：空气压缩机组、空气冷却系统、分子筛净化系统以及透平膨胀机、分馏塔、换热器等。

如果需要对空气中的稀有气体进行回收的话，则还需增设一个稀有气体分馏设备。

将空气导入到制氧机组进行各种气体的分离操作后，可以得到纯氧、纯氮以及各种类型的稀有气体。

变压吸附原理及应用变压吸附（Pressure Swing Adsorption, PSA）是一种广泛应用于气体分离和纯化过程中的技术。

它基于气体分子在固体吸附剂表面的吸附和解吸特性，通过改变操作压力来实现对不同成分的气体分离。

1.吸附：气体混合物从底部通入吸附器中，与固体吸附剂表面发生物理或化学吸附。

不同成分的气体因为与吸附剂表面的相互作用力不同，吸附量也不同。

2.压力升降：在吸附阶段结束后，通过减小吸附器内的压力，或者提高吸附剂旁边压力，使固体吸附剂解吸已吸附的气体。

3.解吸：通过调整操作压力，使吸附剂中的气体解吸，并从顶部排出。

4.冲洗：在解吸阶段结束后，通过用较高压力的逆流气体冲洗吸附剂，去除残留的吸附物。

5.循环：经过冲洗的吸附剂可再次用于下一周期。

变压吸附的原理与质量平衡、动力学平衡、传质平衡等理论相结合，通过选择合适的吸附剂、适当的操作压力和温度，可以实现对多种气体的高效分离和纯化。

以下是几种常见的变压吸附应用：1.气体纯化：变压吸附常用于天然气处理、空分设备、气体瓶装等过程中，用于去除杂质气体，提高纯度。

例如，通过选择合适的吸附剂，可以从天然气中去除二氧化碳、水分等不希望的成分，提高天然气的质量。

2.氧氮分离：变压吸附广泛用于氧氮分离过程中，如从空气中制备高纯度氧气。

通过选择具有选择性吸附特性的吸附剂，可以实现对氧气和氮气的分离。

3.氢气纯化：变压吸附可以用于氢气纯化过程中，如从合成气中去除杂质气体。

通过选择具有较高吸附选择性的吸附剂，可以实现对碳氧化物、二氧化碳等杂质气体的去除，提高氢气纯度。

4.气体储存：变压吸附也可以用于气体储存和储运过程中，如储存高纯度氢气、罐装工业气体等。

通过控制适当的操作压力和许用压力，可以实现对气体的稳定储存和快速释放。

5.有机溶剂回收：变压吸附可以用于有机溶剂回收过程中，如从废气中回收溶剂，减少环境污染和资源浪费。

通过选择适当的吸附剂和优化操作条件，可以高效回收溶剂，提高工业生产的可持续性。

变压吸附制氧设备一、变压吸附制氧变压吸附制氧以其启动快-能耗低、操作简单、负荷运转调整范围大及维修简单等特点，已经广泛应用于有色金属冶炼（炼铜、炼锌、炼铅、炼金、炼镍、钛白粉等）、黑色金属冶炼（高炉富氧喷煤炼铁、电炉炼钢等）、富氧燃烧（工业锅炉、玻璃炉窑、电解铝）、化工造气（合成氨、甲醇、乙烯、乙二醇生产等）、医疗领域和污水处理（富氧爆气）、纸浆漂白、双氧水生产、化学中各种氧化、水泥工业铁氧水泥、耐火砖制造、臭氧发生器、水产养殖、碳黑生产、医用保健等。

变压吸附制氧已经被广泛推广和应用。

特别是在今天国家对产业经济下决心宏观调控的大气候下，企业要生存要发展，就要节约能耗、降低成本。

而变压吸附制氧在节省总体投资、减少占地面积、节约能耗、降低成本上有他独特的优势。

八十年代以来，随着变压吸附制富氧技术的成熟，在无须高纯氧气的场合，变压吸附法已成为世界上获取低成本氧气的主要方法。

国内变压吸附制氧的发展，虽然起步晚，但发展速度却很快，短短的时间已经完成了装置从小型化到大型化的发展，并且技术成熟、稳定、先进。

随着新型高效变压吸附制氧分子筛吸附剂的研制成功和国外新型吸附剂的引进，使国产变压吸附制氧装置的能耗指标达到了≤0.35kwh/ m³，接近和达到了国外先进装置的水平。

国内已经先后有上百套变压吸附VPSA制氧装置投产使用或在签约制造中，设计和制造能力也已达到35000m³/h纯氧，纯度≥90%。

已经成功运行的最大装置12000NM³/hO2，能耗是0.35KWh/ M³O2，运行平稳可靠，并可变工况调节运行，如产量（大中型装置）可做多工况调量运行、纯度可在65%∽93%之间调整，并且产量调量运行时能耗基本不增加。

变压吸附制氧分高压吸附常压解吸（PSA）和常压吸附真空解吸（VSA）及低压吸附真空解吸（VPSA）三种工艺流程。

其实三种工艺流程只是操作压力稍有差异，本质都是一样的。