变压吸附空分制氧应用进展.docx

变压吸附空分制氧应用进展变压吸附空分制氧应用进展行业发■篡变压吸附空分制氧应用进展卜令兵张剑锋杨云【四川天一科技股份有限公司变压吸附分离工程研究所成都６１０２２５）摘要：本文在综述变压吸附空分制氧在化工、冶金、环境及医疗保健领域应用的基础上，对变压吸附空分制氧发展中仍需解决的吸附剂、吸附器结构、以及工艺流程进行了分析。关键词：变压吸附；氧气；应用一、引言氧气是工业的重要的原料，广泛应用于化工、冶金、环境保护、军事和医疗保健领域。传统的制氧方法是深冷法，其主要优点是氧气纯度高，并可以副产氮气、氩气；其缺点是投资大、能耗高、开停车时间长等。目前新型的制氧方法是变压吸附法和膜法，其中由于技术本身的原因，膜法制氧的纯度较低，一般在４０％以下，因此应用局限性较大；而变压吸附空分制氧是一种高科技含量且比较成熟的制氧技术，该制氧工艺具有流程简单、安全、投资少、能耗低、自动化程度高、启动时间短，适应性强，制氧过程在常温下完成，氧气纯度适中（５０％一９５％），负荷调节范围较大（３０％一１１０％）等优点。因此，在制氧规模适中，纯度要求不高的场合，变压吸附制氧具有较大的优势。随着我国工业的持续高速发展，节能降耗技术的大力推广以及环境保护要求的不断提高，变压吸附制氧的市场将不断拓展。二、变压吸附空分制氧的应用１．化工领域用富氧来代替空气造气，可以达到节能和增产的目的。用富氧空气代替普通空气用于煤气发生炉，不但能够产生明显的节煤效益，提高气化强度，降低灰中碳含量，而且还能使一些煤质差的煤得到利用。在化肥造气中采用富氧连续加煤造气，可以降低我国小氮肥的生产成本，目前该行业有近２０亿矗的氧气需求量。煤炭气化被认为是优于直接燃烧且利于环保的工艺，它不但可以减少ＳＯｘ和ＮＯｘ等废气的排放，而且还可以低成本回收二氧化碳。该工艺对象中国这样具有大量煤炭储备的国家来说，被认为是一种经济合理的选择，如果市场可以认可煤气化所生产的二氧化碳副产品能够等同于提高了石油回收率，那么煤气化工艺的经济性前景进一步提高。目前我国可持续发展战略已将煤气化工艺列为重点项目加以推广。许多化学品都是通过催化氧化反应生产的，并且研究结果表明有十余种化工产品的生产都可以用富氧空气代替空气，以提高生产效率。另外炼油厂采用富氧再生工艺可增加催化裂化装置和硫磺回收装置的加工能力，同时还可提高渣油的掺炼，减少ＳＯｘ和ＮＯｘ的产生。２．冶金领域在高炉炼铁领域，富氧鼓风助燃已成为提高高炉产量和提高煤比降低焦比最有效的手段。在保持风量不便和焦比不便的条件下，在风中含氧２１—２５％时，富氧１％，增产３．３％，焦比降低５—６％；鼓风中含氧２５—３０％时，富氧ｌ％，增产３％。而我国高炉的富氧率多数在０—２％，很少１９中一工业气体工业协会威立２０一年庆祝大会论文纂达３％，而国外一般高炉的富氧率在５％左右，甚至高达１０％。电炉用氧可以加速炉料的熔化及杂质的氧化，这意味着电炉吹氧既可以提高生产能力又能提高钢的质量。对于中小型钢厂，电弧炉炼钢具有用气量不大（一般在１０００—４０００Ｎｍ３／ｈ），不需氮气，且间断用气的特点，变压吸附制氧非常合适，并被广泛采用。平炉吹氧可以强化冶炼过程，缩短冶炼时间，提高平炉的钢产量。实践证明，平炉吹氧能使平炉的产氧量提高１倍以上，燃料消耗降低３３％一３５％，据估算，吨钢耗氧３０．４０矗。此外，钢铁企业中钢材的加工清理、废钢切割等吨耗氧约１１—１５４ｍ３。铜的精炼过程采用富氧工艺可以达到增产和节约重油的目的，氰化浸金中采用富氧工艺可以缩短浸出时间，提高生产效率。２．３环境领域在废水处理中常用活性污泥法空气供氧，一般的空气曝气法氧气利用率仅有１０％，而富氧曝气法氧气的利用率可以达到９０％以上。臭氧是一种强氧化剂和广谱杀菌剂，并且臭氧也广泛应用于城市废水排出物的深度处理，同时，国内臭氧的应用技术在快速发展。而臭氧的最佳氧源是富氧空气。采用富氧进行垃圾焚烧可降低在空气中燃烧时所产生ＮＯｘ的数量，降低对人类的生殖性和免疫抑制作用，减少环境污染。４．医疗保健领域变压吸附法制的氧气可以到达医用氧的标准，可以用于医疗领域。随着我国医疗卫生事业的不断发展，集中供氧系统成为医院病房楼改造和医院上等级必备的项目之一，而变压吸附制氧机组结合汇流排组成的氧源系统具有安全可靠、控制方便、运行成本低等诸多优点，是医院集中供氧系统的理想氧源。由于氧气的补给可以改善人体的生理、生化内环境、促进代谢过程的良性循环，从而达到治疗疾病、缓解症状、促进康复和预防病变、增进健康的目的。因此在慢性肺部疾病的康复中，慢性呼吸道疾病致低氧血症，目前主张长期低流量氧疗。家庭氧疗在美国、日本等国发展很快，同时，随着我国经济的快速发展，人们生活水平的不断提高，以及在家用制氧机生产制造技术的不断提高，家庭氧疗和氧保健在国内的市场也快速发展。目前，