VPSA制氧系统设备及运行实践

真空变压吸附( VPSA制氧) 工艺从空气中提取氧气。其基本原理是利用吸附剂对不同吸附质进行选择性吸附、且吸附剂的吸附容量随压力的变化而差异之特性。空气中的主要成分是N2、O2和惰性气体，并含有水分、少量CO2、灰尘和因地区而异的不同组成( 如烃类、SO2和H2 S 等) 。此外，空气中还含有极微量的O3和NO2。选择合适的吸附剂，将绝大部分N2和几乎全部的二氧化碳、微量烃、水分及其他组分在加压下吸附，在减压下解析，而大部分氧和氩不被吸附，得到符合要求的富氧，经增压后送用户使用。压缩系统是将制氧所得的压力较低的产品氧气( 10 ～ 12 kPa( G) ) 通过氧气增压机进行加压，压力加至0. 14 MPa( G) 送入氧气缓冲罐，再通过压力调节阀进行稳压后，送出界区至生产车间。

双床真空变压吸附制氧装置在两个工艺床中使用13X和N - 2 分子筛吸附剂, 选择性地吸收氮气、水、二氧化碳和碳氢化合物, 而让氧分子和氩分子通过, 从而获得产品氧气。当分子筛吸附废气达饱和状态时, 必须进行再生。通过内部的压力变化, 可完成活化和再生的过程。当吸附过程进行一定时间后，吸附剂达到吸附饱和状态，此时停止吸附，通过均压将部分富氧气体返回吸附塔，然后通过真空泵将吸附塔内吸附的气体强制性抽走，使吸附剂在负压状态下得到完全解吸与再生。为此设置了两台旋转叶轮式鼓风机提供压差。一台原料风机提供吸附用的大气, 一台真空风机用于把所吸附的气体清除至废气物流中。由于VPSA制氧系统是按循环周期以分批方式生产氧气, 因此必须把氧气产品储存到氧气缓冲罐中, 以向产品氧压机提供连续的气流。吸附制氧系统是真空变压吸附制氧系统的核心部分，原料空气从吸附塔底进入，通过吸附塔内的多种吸附剂，将空气中的水、CO、CO2、烃类依次吸附，在专用吸附剂层，空气中的绝大部分氮被吸附，氧则被浓缩至≥80% 的浓度，作为产品的氧气从吸附塔顶排出，进入氧气缓冲罐。入口空气过滤器由内、外两层过滤网组成, 用于除去空气中的机械杂质, 设置的压差计用于显示过滤器是否该进行维护。