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关于变压吸附制氧机的稳定性分析

   2010-05-05 空分网阿杰485
导读

摘要     变压吸附制氧在得到广泛应用的同时,它的稳定性问题也被人们关注, 本文就影响变压吸附制

摘要     变压吸附制氧在得到广泛应用的同时,它的稳定性问题也被人们关注,

 

本文就影响变压吸附制氧稳定性的几个方面原因,对比国产和进口设备做了一些分析,提出了一些建议和看法。

关键词    变压吸附制氧  国产设备  进口设备  稳定性 


变压吸附制氧以其启动快-低能耗、操作简单、负荷运转调整范围大等特点,已经得到广泛应用。在不需要高纯氧的场合,如有色金属冶炼(炼铜、炼铅、炼锌、炼金、炼镍等)、黑色金属冶炼(高炉富氧喷煤炼铁、电炉炼钢等)、富氧燃烧、化工造气、医疗、污水处理(富氧爆气)等领域使用越来越多。随着变压吸附制氧越来越多的使用,一些单位对变压吸附制氧的稳定性提出了一些质疑,特别是一些长期使用深冷制氧机和从事深冷制氧机制造的单位认为变压吸附制氧稳定性差,连续性差。本文就大家更多关心的装置的稳定性问题谈一些看法

稳定性问题不外乎两方面:

1.产量和纯度的稳定性

一些单位反映说变压吸附产量和纯度使用会越来越低,我门认为可能出现的这种情况,与使用分子筛的质量、工艺装备水平及用户的操作都有一定的关系。

笔者曾参观考察过一些在运行的国内和进口的变压吸附制氧设备, 发生这种现象的装置中,使用分子筛的质量占据主要地位。分子筛是变压吸附的核心,分子筛性能优略和使用寿命的长短对产量和纯度的稳定性影响是相当直接的。几家选用不同厂家分子筛的用户,装置产量的稳定性就各不相同。

比如采用老5A分子筛的设备,问题就稍显突出些。使用年限和寿命比现在普遍采用的LIX锂基离子分子筛就差了许多。有的用户本身上项目追求的就是短期效应,只求低价,上马快,设备早投产,就采用5A分子筛,不考虑运行成本和后期产量的稳定性问题,这种选型的设备稳定性就差一些。

采用LIX锂基离子分子筛的用户是占了大多数的,特别是在大中型设备上,它的优势是明显的,这也是主流。因为成本和长期的经济效益是用户的根本利益,多数用户都不是在急功近利。采用LIX锂基离子分子筛,可以提高氧气提取率,有效降低能耗和减少分子筛的使用量,设备数量和占地面积也在减少,可靠性和经济性较强。因此采用5A分子筛的设备市场占有率在逐渐缩小, 采用LIX锂基离子分子筛的设备在占据主导地位。

即便采用的都是LIX锂基离子分子筛,因为制造工艺和配方的不同,性能指标也有所不同。这在国内运行的设备中已经看到了使用效果上的差异,从用户反馈回来的信息中也得到了印证。即便是国外的专用LIX锂基离子分子筛也需要在性能质量和使用寿命上下些功夫,在笔者看到的国外设备中也同样存在分子筛寿命的问题。它昂贵的价格使得用户在添加或更换它的时候显得不十分情愿,用户希望他们使用的分子筛寿命不只是十年,应该更长。所以提高分子筛性能,提高使用经济性,这也是提高产量稳定性的一个关键环节。

阀门频繁切换,密封圈的使用寿命等对产量和纯度的稳定性也有影响。阀门长期使用,有时候也会产生执行机构开启不灵活,阀板关不严,或者密封圈达不到使用寿命要求,提前产生磨损而导致密封不严等现象,这些原因会引起泄露,导致保压保不住均压均不了,引起工况不稳,影响产量和纯度的稳定性。尽管大家在长期的运行实践中针对发生的问题做了不少的改进工作,但是不管是国产阀门或者中外合资的阀门都还是存在一个稳定性的问题,。即便是原装进口的阀门在这样频繁切换使用的环境里也有一个稳定性的问题。

装备设计水平,比如吸附塔的结构设计,也是影响分子筛的使用效果,影响产量和纯度的稳定性影响至关重要的一个因素。

吸附塔是变压吸附制氧机的关键部件,在吸附塔的结构设计中,保证高效和长寿是两大目标。[1]

国内的吸附塔结构普遍采用的是轴流式吸附床结构。这种吸附床的优点是结构简单,制造费用低,缺点是轴流式的进气排气对床层的冲击比较大,容器死隙比较大,设备体积大,对气流分布计算要求比较严。因为这种吸附塔直径超大,分布器孔板计算有难度,设计偏薄刚性就显得不够,设计偏厚又存在不经济,频繁的正压进气和负压抽气造成大直径孔板的震动,会引起丝网松动、破裂,导致分子筛粉化、流化。这种轴流式的进排气方式,分子筛老化和粉化过早出现的概率就相对也大一些。这种现象在国内和进口设备采用轴流式吸附床结构的装置中都曾经发生过。这就是吸附塔长寿的问题。

因为技术开发上的原因,也有设备造价的原因,国内的吸附塔结构恐怕还要有一段时间要沿用这种结构。在没有大的结构设计突破的情况下,合理优化,解决好气流分布和孔板强度问题,即便是先天不足也要设计得相对合理,这样长寿问题才会有保证。这一点内功,我们国内的同行是应当互相勉励来共同加强的!承认问题,正视存在不足,这样才会想办法去改进、去完善自己的设计。

进口设备在大中型装置中多采用径轴流(也称径向流)吸附床结构。这种轴向进气径向排气(也有径向进气轴向排气)的方式对分子筛造成的冲击较小,气流分布也更为均匀、平稳。这种结构的优点是吸附塔容积小,容器死隙小,压降也小,吸附和解吸期间气流分布良好,即便是频繁的进气和抽气,床层的稳定性比较好,丝网松动、破裂、分子筛粉化、流化的机会也相对少的多。这样的结构设计保证了分子筛与进塔空气的充分接触,分子筛床层薄,吸附充分,吸附效率高,分子筛用量也少,产量和纯度也比较稳定。这种吸附床在进口设备中可以经常看到,国内供货商暂时还没有开发出这种昂贵的设备。这就是高效问题。这也是国内设备与进口设备存在差距的一个重要所在。

2.装置运行的稳定性

 
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