製氮機,psa製氮機,變壓吸附製氧機
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VPSA真空解析製氧設備

2021-08-25 01:21:06

真空壓力吸附(Vacuum-Pressure-Swing-Adsorption,VPSA)係統,即變壓吸附製氧機,操作方便,維護簡單,投資相對較少,運行成本低,在國內市場上推廣的紙漿企業越多。本文介紹了該設備的特點及其在製漿漂白中的應用。

1.氧漂已經成為發展清潔漂白工藝的必要工藝部分。由於氧氣無毒,對環境無汙染。氧脫木後,後期漂白劑和漂白廢水量可降低50%。近年來,鑒於環境保護的要求,我國對氧漂的興趣日益增加。瑞典政府將氧脫木素作為新建漂白紙漿廠控製汙染的措施。已經證明,氧漂白可以大大降低漂白廢水中BOD、COD的色度和總有機氯的含量,對減少現代紙漿漂白廢水的汙染起到了重要作用。氧漂白還可以節省其他化學物質的消耗。與氯漂白劑漂白紙漿相比,可以提高紙漿的獲得率。氧漂白液可用於黑液提取,進入堿回收係統,或合並到後續工段的一般廢水處理。

2.國內紙漿企業製氧設備的應用——國內氧氣漂白工藝自20世紀90年代以來得到了廣泛應用。起初的氧源選擇隻有小型空氣深冷設備,先進的工藝流程是中壓帶透平膨脹機的克勞特循環。空氣從大氣中吸入空氣壓縮機,壓縮到所需的壓力,然後通過後一個冷卻器冷卻,然後進入氟裏昂預冷機組,冷卻到35℃左右進入純化器,去除水分、二氧化碳、碳氫化合物等物質進入分餾塔。純化後的壓縮空氣進入分餾塔的主換熱器(上),與主換熱器(下)的氧氣和氮分餾分氣進行熱交換,然後節流閥與膨脹機產生的冷空氣匯合到下塔底部的蒸發器中。在下塔進行傳熱和傳質過程。下塔預分後,液空節流到上塔進一步分餾,在塔頂獲得純氮。從上塔中間抽出的餾分通過上換熱器回收冷量,然後作為淨化器回收烹飪和冷卻。產品的純氮通過管道輸送給用戶。產品氧氣在輸氧管道旁接水封後,導入儲氣囊,通向氧壓機。高壓氧氣壓縮機和氧氣灌裝站作為標準配置,投資高,能耗高,運行維護量大。開車時間一般十幾個小時,運行周期6-12個月。

深冷設備越大,技術越先進,能耗越低,而紙廠用氧量規模不大。對紙漿企業而言,作為漂白配套設備,深冷空分設備開停不方便,運行維護成本高,並非理想的氧源選擇。我國變壓吸附法製氧的研究始於20世紀70年代初,直到20世紀90年代才實現小型設備的工業化。變壓吸附製氧的基本原理是利用空氣中的氮氣和氧氣在沸石分子篩(ZMS)上因壓力不同而吸附性能的差異進行氧氮分離。起初用於國內紙漿漂白的變壓吸附製氧機都是加壓吸附(PSA)小型設備,產量在100Nm3/h以下,能耗相當於小深冷,約1.0-1.3kWh/Nm3,工藝不成熟,多為實驗設備。產量和純度不能長期穩定,分子篩性能和填充工藝不合格。產品氣體中經常有粉末,大部分設備沒有使用或很快使用,影響了氧漂在國內造紙香蕉美女视频app官方的推廣。VPSA流程在國外普遍采用的比較先進的變壓吸附製氧流程。國內正式投入工業化應用於1990年代後期,立即應用於國內漿料漂白領域。其氧氣需要足夠的漂白工藝,能耗為0.4~0.5.5khnm3,開車時間僅為3分鍾,設備投資在操作成本方麵具有競爭力。

VPSA工藝是國外廣泛采用的一種先進的變壓吸附製氧工藝。90年代後期,我國正式投入工業應用,並迅速應用於國內紙漿漂白領域。其氧氣純度為93%,完全可以滿足紙漿漂白工藝的要求,能耗為0.4~0.5kWh/Nm3,相當於全低壓大深冷空分。開車時間隻有幾分鍾,可以隨時開車停車,在設備投資和運行成本上都有很強的競爭力。

目前,我國草漿的比重很大,但氧漂在草漿中的應用仍然空白。草漿氧脫木素技術可行,但經濟合理。由於草漿木素含量低,麥草漿含氧漂白選擇性更好,紙漿粘度高,強度好,比木漿更容易實惠。利用工廠目前的降流堿處理塔或次氯酸鹽漂白塔,隻需增加少量輔助設備即可實施,對我國傳統漂白工藝的改造和減少環境汙染具有重要的現實意義。

3.VPSA製氧設備介紹VPSA製氧係統主要由鼓風機、真空泵、切換閥、吸附器和氧氣緩衝罐組成。原料空氣經吸主口過濾器去除灰塵顆粒後,由羅茨鼓風機增壓至30-50Kpa,然後進入其中一個吸附器。吸附器內裝有吸附劑,其中水、二氧化碳和少量其他氣體成分被活性氧化鋁上部的沸石分子篩吸附。

氧氣(包括氬氣)非吸附成分作為產品從吸附器頂部出口排入氧氣緩衝罐。當吸附器吸附到一定程度時,吸附劑會達到飽和狀態。此時,通過切換閥使用真空泵抽真空(與吸附方向相反),真空度為65-75Kpa。吸附的水、二氧化碳、氮和少量其他氣體成分被抽出並排到大氣中,吸附劑被再生。VPSA的每個吸附器都交替執行吸附-解吸-衝壓步驟。這三個基本工藝步驟由PLC和切換閥係統自動控製。 VPSA製氧裝置流程簡單,設備數量少,基建費用少,對廠房要求也不高,基建費用僅占設備總投資的5%~10%。VPSA製氧裝置工藝簡單,設備數量少,基礎設施成本低,對廠房要求不高,基礎設施成本僅占設備總投資的5%~10%。VPSA裝置可以看動無負荷運行,停車後吸附塔內氣氛穩定,重新開車後幾分鍾即可生產產品。

簡單的啟停可以避免用電高峰運行,降低生產成本。VPSA裝置本身非常簡單,運行機器數量少。移動設備為羅茨鼓風機和羅茨真空泵。由於其工作原理是體積式、無油、常溫常壓下操作,維護工作量少,成本低。設備年駕駛率約為98%,其中50%是因為故障而停車,如冷卻少、供電故障、電力故障等。設備的正常維護和停車時間約為每年5天。由於風泵注油,動態設備的定期維護和操作人員負責空氣過濾器無紡布的定期更換(周期為1-2月)。分子篩使用壽命在10a以上,切換閥閥座一般在2-3a方更換一次,真空泵軸承和油封在正常使用條件下使用壽命為3-5a.

4.VPSA製氧設備是一種廉價適用的氧源。VPSA製氧設備工藝成熟。目前國內兩塔工藝水平,一般能耗為0.4-0.5kW.h/Nm3,純度為91%~92%。看起來是控製的。單位氧氣成本約為0.4元/Nm3(當地電價差異)。目前市場單位氧氣價格約為1元/Nm3。目前國內先進的深冷空分產品是第六代產品,除了采用規整填料塔和全精餾製氬這兩項核心技術外,還采用了高壓增壓透平膨脹機、液體內壓縮工藝、大截麵在規格的板式換熱器和常溫分子篩淨化等技術,空分裝置的氧提取率達到97%-99%,氬提取率達到75%-88%,製氧功耗降至0.40-0.42kW.h/Nm3.但是自動控製,停留在80年代中期的水平,設備產量一般在6000km-3。h-1以上,目前國內紙廠規模不適用。

深冷製備一般可生產氧氮兩種產品,紙漿企業氮氣為間隙用氣,且用量不大,不大,如果儲運銷售,市場競爭力不強,大部分都是放空浪費。調節氧氣產量也比較困難,調節時間要1h,配置灌裝平台,產量不大,市場銷售也不經濟。加工後的原料空氣中的氧氣不能完全提取。PSA加壓吸附製氧機,原料空氣先加壓0.4Mpa吸附製氧,再通過常壓放空解吸。其特點是分子篩要求低,設備相對簡單,但能耗高。

一般產量在100Nm3/h以下,比較經濟。由於產品出口壓力高,目前廣泛應用於汙水純氧曝氣、富氧水產養殖等領域。目前國內製漿企業用氧量在幾百立方米,紙漿氧漂壓力一般為0.8Mpa。VPSA變壓吸附製氧設備,低壓吸附製氧,抽真空解吸,產品氧氣根據用戶需求配置增壓氧壓機,然後送用戶使用,能耗低,製漿企業配置更經濟。

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