VPSA变压吸附制氧设备说明书.docx

1 概述1.1 真空变压吸附制氧技术真空变压吸附制氧技术是一种新型的从空气中制 取富氧的技术，真空变压吸附 (VACUUM PRESSURE SWING ADSORPTION ，简称 VPSA )，是一个近似等温变化 的物理过程，它是利用气体介质中不同组分在吸附剂上的吸附容量不同而产生的气体 分离，吸附剂在压力升高时进行选择性吸附，在压力降低至负压时得到脱附再生真空变压吸附分子筛制氧设备是以电力为动力、空气为原料，利用沸石分子筛在 加正压状态下对氮的吸附容量增加，负压时对氮的吸附容量减少的特性，通过对两只 吸附塔切换作用，形成正压吸附、负压脱附的循环过程，实现空气中氧、氮的分离， 连续制取所需求的工业用氧真空变压吸附制氧设备的制氧过程为物理吸附过程，无化学反应，对环境不造成 污染，是一种理想的供氧方式整个制氧过程相对于传统的深冷法制氧方式，具有结 构简单、工艺流程简单、使用操作方便、设备启动迅速、常温低压运行、安全可靠、 能耗小、制氧成本低等一系列优点真空变压吸附制氧设备工作过程 瑞气真空变压吸附分子筛制氧设备是以洁净空气为原料，经空气过滤器进入罗茨鼓风机，升压至45kpa左右，出口气体温度约50°C,经过换热器进行冷却，使温度降 到35C左右，再进入已经再生完毕处于工作状态的吸附器。

在吸附器内，空气中的水 分、二氧化碳等极性分子气体经过氧化铝、 13X 脱水剂被吸附，干燥空气再通过 LiX 分子筛后空气组分中的氮气组分被分子筛吸附分离，氧气在吸附器顶部富积进入氧气 平衡器，纯度 93±3%左右的富氧通过调节阀稳压处理进入缓冲罐，缓冲罐中的富氧 压力在10〜15kpa，缓冲罐出口富氧经过氧气压缩机升压达到所需的压力要求，高压富 氧气冷却后通过氧气储罐再送至用氧用户为获得连续稳定的产品氧气，瑞气真空变 压吸附分子筛制氧设备设置两只吸附器，交替产氧，一只吸附器产出氧气时，另一只 吸附器处于抽真空再生状态，吸附器在真空泵作用下抽至 -60kpa 左右，排出的富氮 组分经过消音处理排至室外1.3 适用范围本设备配套于中大型工业用氧气装置，提供纯度 93%左右富氧以供使用1.4 设备运行环境条件环境温度： 2 C〜40 C相对湿度： W 80%大 气 压: 86KPa〜106KPa机械杂质： W 30mg/m3 ；油含量：W 0.01ppm ；CS2:W mg/m3 ；CO2 :W 350ppm ；C2H2 :W ppm ；工CnHm饱和及不饱和烃：W 2 mg/m3 ；酸性物质：工NOx+SO2+HCl+C12 的和W 8PPm。

1.5供电单 相220±11V/50HZ2 kW三 相 380±19V/50HZ 三相五线 233 kW2设备主要性能参数氧气产量： 300 N m3/h (20 ° C,101.325Kpa)氧气浓度： 93% (V/V)氧气出口压力： Mpa3型号规格说明真空变压吸附制氧设备的命名□ — □ — □1 产品气岀口压力■ijV-jVuV-ju 产气量(trf/w 产品氧气纯度 运行原理VPSA制氧真空变压吸附制氧设备规格参数表制氧机类型产品氧气纯度％产氧规格范围Nm3/h产品氧常压露点C出口压力范围MPaVPSAO90 土 3200 〜5000W -50注1 :如用户有特殊要求，规格及基本性能参数不同于本标准规定时按合同规定注2:氧气纯度中剩余其他成分为氮、氦、氖、氩等惰性气体注3:本标准中如无特别注明，露点均为常压露点注4 :本标准中如无特别注明，压力均为相对压力(表压)注5:本标准中流量单位“ Nm3/h ”均是指1个大气压下，20°C时的流量单位4 真空变压吸附制氧设备的基本组成真空变压吸附制氧设备包括鼓风机系统、真空泵系统、仪表气系统、氧氮 分离系统、氧气平衡系统、氧气增压系统、电气控制系统等七大部分组成。

工 艺流程图见附图1）4.1 鼓风机系统作为整套设备的进气动力部件鼓风机，为氧氮分离系统提供合适的正压气 源气体将对之后的系统稳定有效工作起到重要作用鼓风机系统包括入口空气 滤清装置、鼓风机主体及配套电机、旁路气动切换蝶阀及手动蝶阀、出口单向 阀、换热器、波纹管接头（或弹性接头）等成套设备装置空气气源通过空气滤清装置进行过滤，保证微粒杂质含量不得超过 100mg/m 3，微粒最大尺寸不得超过鼓风机叶轮最小工作间隙的一半为了保证整套系统的开机率，空气滤清板一开一备主要技术参数：型 号： ZRL-200数 量： 1 套4.1.2 鼓风机主体及配套电机罗茨鼓风机是一种容积式气体鼓风机，机壳内两个叶轮彼此保持一定的啮 合间隙，通过同步齿轮带动作等速反向旋转，达到把吸入气体从进口推移到出 口，并克服出口侧高压气体阻力而强制排气的目的结构如图 1 所示，在机壳内，有二个“ 8 ”字形的转子相互垂直地安装在 一对平行轴上，由传动比为 1 的一对齿轮带动做彼此反向的同步旋转运动 在转子之间，转子与泵壳内壁之间，保持有一定的间隙工作原理如图2所示罗茨风机的关键零件是转子，而转子的关键是它的型线，山东章丘鼓风机 厂罗茨鼓风机是引进日本大晃机械工业株式会社的最新设计制造技术而生产的 产品，叶轮采用新型特殊型线，保证了两叶轮啮合间隙均匀，减少内泄漏，提 高了容积效率。

另外同步齿轮与轴承、四氟密封等高精度、高性能零部件确保 设备稳定，低振动运行配套电机采用山东开元电机有限公司生产的三相异步电动机，本电动机防 护等级IP54 ,绝缘等级F级具有高效、节能、噪音低、振动小、重量轻、性 能可靠、安装维修方便等优点图1罗茨风机结构简图 图2罗茨风机工作原理图主要技术参数：型号： RRE-200气量： 64 Nm 3/min升压： kPa配套电机：Y280M-4驱动方式：皮带轮传动转速： 1350r/min功率： 90KW轴功率：80KW电源： 380V/50HZ尺寸： 1820x14050x940重量： T冷却水量：m3/h4.1.3旁路气动切换蝶阀及手动蝶阀变压吸附过程中为了提高产品气的回收率，两只吸附塔存在一定时间的均 压过程，均压过程鼓风机旁通排空，另在鼓风机停车检测时防止气流返流需要 先行旁通泄压保护，故设置一旁路，气动切换蝶阀由程序控制进行对外排空操 作，另外为了对鼓风机出口压力进行有效调节，设置一旁路手动蝶阀阀门采用耐莱斯双偏心硬密封气动蝶阀，可适应短周期频繁切换，阀体有 无泄漏，寿命长，切换时间短等优点型 号： 10"-815W-Pl-ll-223443TT阀体材质： WCB阀板材质： CF8阀杆材质：17-4PH密封座材质：PTFE气 缸：芬兰进口 B1CU11电磁阀：ASCO 8345G001气控阀：ASCO系列减压阀：AW4000-03数 量：1只为了保护风机电机，防止因为突然断电等特殊原因造成的返流现象，在鼓风机出口设置单向阀。

型 号：DCV-200数 量：1只4.1.5 换热器空气经鼓风机升压后出口温度在50 °C -60 °C之间，分子筛的最佳工作状态 在0C-40C,为了保证分子筛的有效利用，需对加热空气进行热交换换热器采用不锈钢人形波纹板式换热结构，换热效率高，体积小，冷却水 用量少，是一种较好的换热方式型 号：BRQ-G换热面积：50m2设计温度：200C设计压力：0.4MPa数 量：1台4.1.6 波纹管接头罗茨鼓风机运行过程不可避免的产生较大的震动，为了减少震动跟后续设 备带来的影响及减少震动带来噪音在鼓风机进出口安装配对的弹性接头和波 纹管接头4.2 真空泵系统分子筛吸附达到动态饱和状态之后必须进行解吸再生，沸石分子筛被证明在 负压真空状态下有更好的解吸再生效果， 真空泵系统是整套系统不可获缺的重要 部分真空泵系统包括真空泵主体及配套电机、旁路气动切换蝶阀及手动蝶阀、 波纹管接头（或弹性接头）、密封软化水装置等成套设备真空泵主体及配套电机罗茨真空泵是一种旋转式容积真空泵其结构形式是由罗茨鼓风机演变 而来的工作原理与罗茨鼓风机相同主要技术参数：型号： RRF-250W气量： Nm 3/min升压： -kPa配套电机：Y315L2-6驱动方式：皮带轮传动转速： 880r/min功率： 132KW轴功率： 114KW电源： 380V/50HZ尺寸： 3230x1079x1060重量： T冷却水量： 1.0 m 3/h密封软化水量： 2.4 m 3/h4.2.2 旁路气动切换蝶阀及手动蝶阀 真空泵在停车时为了防止气流返流需要先行旁通泄压，做到零压启动，零 压停机，设置一旁通阀进行控制，另外为了对真空泵抽气压力进行微量调节， 设置一旁路手动蝶阀。

阀门采用国产保一软密封切换蝶阀，可适应长时间切换下的零泄漏要求型号：D671X-10 DN250品牌:保一数量：1 只4.2.4 波纹管接头 罗茨真空泵运行过程不可避免的产生较大的震动，为了减少震动跟后续设 备带来的影响及减少震动带来噪音一般我们在真空泵进出口安装弹性接头或 者波纹管接头4.2.5 密封软化水装置 密封软化水作为真空泵抽真空密封叶轮空隙的介质，可以有效提高真空泵 的真空度4.3 仪表气系统气动蝶阀，气动调节蝶阀在自动控制切换过程中均需要 0.5MPa 左右仪表 气源作为气缸驱动力，本系统由气源处理三联件、分储气包等部件构成；为了 保证设备的开工率，对于需经常维护保养的过滤装置增设旁通阀4.4 氧氮分离系统氧氮分离装置是制氧设备的主要部件，主要由两个交替工作的吸附塔和气 动切换蝶阀、气动可调节蝶阀、手动蝶阀等部件组成根据 LiX 沸石分子筛对 空气中氮气、氧气分子的吸附容量不同，在正压吸附和负压脱附过程中实现氧 氮分离，而正压吸附与负压脱附过程由可编程控制器按一定程序控制电磁阀并 由电磁阀控制相应的气动阀自动运行，连续产出氧气，真空泵抽排出氮气和其 它组分气体双吸附塔结构满足客户连续用气需求，吸附塔内部填装填料氧化铝、13X 分子筛、LiX分子筛、瓷球，保证空气有效分离，满足产气需求。

4.4.2 气动切换蝶阀 通过控制系统对电磁阀进行控制，周期性切换两塔进出气，保证设备正常稳定 运行阀体材质：阀板材质：WCBCF8阀杆材质：密封座材质：17-4PHPTFE气 缸：芬兰进口 B1CU 系列电磁阀：气控阀：ASCO 系列ASCO系列数 量：8只设备均压过程中为了保证均压效果设置耐莱斯气动调节蝶阀，阀门据有等百 分比可调节性，零泄漏，寿命长等优点阀体材质：阀板材质：阀杆材质： 密封座材质： 气 缸：定位器：WCBCF817-4PHPTFE芬兰进口 B1CU 系列芬兰进口 NE系列数 量： 1 只4.5 氧 气平 衡系统氧气平衡检测装置主要由氧气平衡罐、氧气缓冲罐、质量流量计、氧气纯度分 析仪、调节阀、压力传感器等组成氧气平衡罐和氧气缓冲罐 是减缓吸附塔压力波动过大 和稳定产品气压的主要措 施质量流量计可显示瞬时和累积氧气流量，便于计量和管理氧气纯度分析仪可监测、显 示产品氧气纯度，并 。