1 概述
1.1 真空變壓吸附製氧技術
真空變壓吸附製氧技術是一種新型的從空氣中製取富氧的技術，真空變壓吸附（vacuum pressure swing adsorption，簡稱vpsa），是乙個近似等溫變化的物理過程，它是利用氣體介質中不同組分在吸附劑上的吸附容量不同而產生的氣體分離，吸附劑在壓力公升高時進行選擇性吸附，在壓力降低至負壓時得到脫附再生。
真空變壓吸附分子篩製氧裝置是以電力為動力、空氣為原料，利用沸石分子篩在加正壓狀態下對氮的吸附容量增加，負壓時對氮的吸附容量減少的特性，通過對兩隻吸附塔切換作用，形成正壓吸附、負壓脫附的迴圈過程，實現空氣中氧、氮的分離，連續製取所需求的工業用氧。
真空變壓吸附製氧裝置的製氧過程為物理吸附過程，無化學反應，對環境不造成汙染，是一種理想的供氧方式。整個製氧過程相對於傳統的深冷法制氧方式，具有結構簡單、工藝流程簡單、使用操作方便、裝置啟動迅速、常溫低壓執行、安全可靠、能耗小、製氧成本低等一系列優點。
1.2 真空變壓吸附製氧裝置工作過程
瑞氣真空變壓吸附分子篩製氧裝置是以潔淨空氣為原料，經空氣過濾器進入羅茨鼓風機，公升壓至45kpa左右，出口氣體溫度約50℃，經過換熱器進行冷卻，使溫度降到35℃左右，再進入已經再生完畢處於工作狀態的吸附器。在吸附器內，空氣中的水分、二氧化碳等極性分子氣體經過氧化鋁、13x脫水劑被吸附，乾燥空氣再通過lix分子篩後空氣組分中的氮氣組分被分子篩吸附分離，氧氣在吸附器頂部富積進入氧氣平衡器，純度93±3%左右的富氧通過調節閥穩壓處理進入緩衝罐，緩衝罐中的富氧壓力在10~15kpa，緩衝罐出口富氧經過氧氣壓縮機公升壓達到所需的壓力要求，高壓富氧氣冷卻後通過氧氣儲罐再送至用氧使用者。為獲得連續穩定的產品氧氣，瑞氣真空變壓吸附分子篩製氧裝置設定兩隻吸附器，交替產氧，乙隻吸附器產出氧氣時，另乙隻吸附器處於抽真空再生狀態，吸附器在真空幫浦作用下抽至 -60kpa左右，排出的富氮組分經過消音處理排至室外。
1.3 適用範圍
本裝置配套於中大型工業用氧氣裝置，提供純度93%左右富氧以供使用。
1.4 裝置執行環境條件
環境溫度： 2℃～40℃
相對濕度： ≤80%
大氣壓: 86kpa～106kpa
機械雜質： ≤30mg/m3；
油含量： ≤0.01ppm；
cs20.03 mg/m3；
co2350ppm；
c2h20.5ppm；
∑cnhm飽和及不飽和烴2 mg/m3；
酸性物質：∑nox+so2+hcl+cl2的和 ≤8ppm。
1.5 供電
單相 220±11v/50hz2 kw
三相 380±19v/50hz 三相五線 233 kw
2 裝置主要效能引數
氧氣產量： 300 n m3/h (20°c,101.325kpa)
氧氣濃度： 93% （v/v）
氧氣出口壓力： 0.15 mpa
3 型號規格說明
3.1真空變壓吸附製氧裝置的命名
3.2真空變壓吸附製氧裝置規格參數列
4 真空變壓吸附製氧裝置的基本組成
真空變壓吸附製氧裝置包括鼓風機系統、真空幫浦系統、儀表氣系統、氧氮分離系統、氧氣平衡系統、氧氣增壓系統、電氣控制系統等七大部分組成。（工藝流程圖見附圖1）
4.1 鼓風機系統
作為整套裝置的進氣動力部件鼓風機，為氧氮分離系統提供合適的正壓氣源氣體將對之後的系統穩定有效工作起到重要作用。鼓風機系統包括入口空氣濾清裝置、鼓風機主體及配套電機、旁路氣動切換蝶閥及手動蝶閥、出口單向閥、換熱器、波紋管接頭（或彈性接頭）等成套裝置。
4.1.1空氣濾清裝置
空氣氣源通過空氣濾清裝置進行過濾，保證微粒雜質含量不得超過100mg/m3，微粒最大尺寸不得超過鼓風機葉輪最小工作間隙的一半。
為了保證整套系統的開機率，空氣濾清板一開一備。
主要技術引數：
型號： zrl-200
數量： 1套
4.1.2鼓風機主體及配套電機
羅茨鼓風機是一種容積式氣體鼓風機，機殼內兩個葉輪彼此保持一定的嚙合間隙，通過同步齒輪帶動作等速反向旋轉，達到把吸入氣體從進口推移到出口，並克服出口側高壓氣體阻力而強制排氣的目的。
結構如圖1所示，在機殼內，有二個「 8 」字形的轉子相互垂直地安裝在一對平行軸上，由傳動比為 1 的一對齒輪帶動做彼此反向的同步旋轉運動。在轉子之間，轉子與幫浦殼內壁之間，保持有一定的間隙。工作原理如圖2所示。
羅茨風機的關鍵零件是轉子，而轉子的關鍵是它的型線，山東章丘鼓風機廠羅茨鼓風機是引進日本大晃機械工業株式會社的最新設計製造技術而生產的產品，葉輪採用新型特殊型線，保證了兩葉輪嚙合間隙均勻，減少內洩漏，提高了容積效率。另外同步齒輪與軸承、四氟密封等高精度、高效能零部件確保裝置穩定，低振動執行。
配套電機採用山東開元電機****生產的三相非同步電動機，本電動機防護等級ip54，絕緣等級f級。具有高效、節能、噪音低、振動小、重量輕、效能可靠、安裝維修方便等優點。
圖1羅茨風機結構簡圖圖2羅茨風機工作原理圖
主要技術引數：
型號： rr e-200
氣量： 64 nm3/min
公升壓： 58.8kpa
配套電機：y280m-4
驅動方式：皮帶輪傳動
轉速： 1350r/min
功率： 90kw
軸功率： 80kw
電源： 380v/50hz
尺寸： 1820x14050x940
重量： 2.18t
冷卻水量：0.8 m3/h
4.1.3旁路氣動切換蝶閥及手動蝶閥
變壓吸附過程中為了提高產品氣的**率，兩隻吸附塔存在一定時間的均壓過程，均壓過程鼓風機旁通排空，另在鼓風機停車檢測時防止氣流返流需要先行旁通洩壓保護，故設定一旁路，氣動切換蝶閥由程式控制進行對外排空操作，另外為了對鼓風機出口壓力進行有效調節，設定一旁路手動蝶閥。
閥門採用耐萊斯雙偏心硬密封氣動蝶閥，可適應短週期頻繁切換，閥體有無洩漏，壽命長，切換時間短等優點。
型號： 10"-815w-p1-11-223443tt
品牌耐萊斯.詹姆斯.伯雷
閥體材質： wcb
閥板材質： cf8
閥桿材質： 17-4ph
密封座材質： ptfe
氣缸： 芬蘭進口 b1cu11
電磁閥： asco 8345g001
氣控閥： asco系列
減壓閥： aw4000-03
數量： 1只
4.1.4單向閥
為了保護風機電機，防止因為突然斷電等特殊原因造成的返流現象，在鼓風機出口設定單向閥。
型號： dcv-200
數量： 1只
4.1.5換熱器
空氣經鼓風機公升壓後出口溫度在50℃-60℃之間，分子篩的最佳工作狀態在0℃-40℃，為了保證分子篩的有效利用，需對加熱空氣進行熱交換。
換熱器採用不鏽鋼人形波紋板式換熱結構，換熱效率高，體積小，冷卻水用量少，是一種較好的換熱方式。
型號brq-g
換熱面積50m2
設計溫度： 200℃
設計壓力： 0.4mpa
數量： 1臺
4.1.6波紋管接頭
羅茨鼓風機執行過程不可避免的產生較大的震動，為了減少震動跟後續裝置帶來的影響及減少震動帶來噪音。在鼓風機進出口安裝配對的彈性接頭和波紋管接頭。
4.2 真空幫浦系統
分子篩吸附達到動態飽和狀態之後必須進行解吸再生，沸石分子篩被證明在負壓真空狀態下有更好的解吸再生效果，真空幫浦系統是整套系統不可獲缺的重要部分。真空幫浦系統包括真空幫浦主體及配套電機、旁路氣動切換蝶閥及手動蝶閥、波紋管接頭（或彈性接頭）、密封軟化水裝置等成套裝置。
4.2.1真空幫浦主體及配套電機
羅茨真空幫浦是一種旋轉式容積真空幫浦。其結構形式是由羅茨鼓風機演變而來的。工作原理與羅茨鼓風機相同。
主要技術引數：
型號： rrf-250w
氣量： 95.0 nm3/min
公升壓： -53.3kpa
配套電機：y315l2-6
驅動方式：皮帶輪傳動
轉速： 880r/min
功率： 132kw
軸功率： 114kw
電源： 380v/50hz
尺寸： 3230x1079x1060
重量： 4.08t
冷卻水量：1.0 m3/h
密封軟化水量：2.4 m3/h
4.2.2旁路氣動切換蝶閥及手動蝶閥
真空幫浦在停車時為了防止氣流返流需要先行旁通洩壓，做到零壓啟動，零壓停機，設定一旁通閥進行控制，另外為了對真空幫浦抽氣壓力進行微量調節，設定一旁路手動蝶閥。
閥門採用國產保一軟密封切換蝶閥，可適應長時間切換下的零洩漏要求。
型號： d671x-10 dn250
品牌保一
數量： 1只
4.2.4波紋管接頭
羅茨真空幫浦執行過程不可避免的產生較大的震動，為了減少震動跟後續裝置帶來的影響及減少震動帶來噪音。一般我們在真空幫浦進出口安裝彈性接頭或者波紋管接頭。
4.2.5密封軟化水裝置
密封軟化水作為真空幫浦抽真空密封葉輪空隙的介質，可以有效提高真空幫浦的真空度。
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