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    国内变压吸附制氧技术的发展现状及应用创新

    2021-07-22

     近20年来,国内经济稳定快速发展,钢铁、有色冶金、化工、炉窑、环保等行业生产工艺不断升级与革新,对于氧气的需求也日益增大,促进了深冷空分工艺、变压吸附制氧工艺及膜分离工艺等制氧技术的发展。由于产品纯度太低,限制了膜分离工艺的适应性;而国内深冷工艺和变压吸附工艺取得了长足进步。在新型锂基吸附剂国产化以及径向吸附塔开发取得突破性进展后,变压吸附制氧工艺在国内得到了广泛的使用和用户的积极认可。

      变压吸附制氧技术进展

      变压吸附制氧技术开发始于20世纪60年代,20世纪80年代初美国和日本相继实现工业化。近几年,随着永磁电动机的开发及制氧工艺的优化,国外变压吸附制氧电耗最低已降到0.3kW·h/m3以下,双塔制氧最大规模突破6000Nm3/h以上,变压吸附制氧成本得到进一步降低,制氧规模逐年增大。

      我国从20世纪80年代末期开始研究变压吸附制氧技术,直到20世纪90年代初才有了小型工业化装置。2000年初,以北京北大先锋科技有限公司为代表的高效锂基吸附剂生产及采用锂基吸附剂的变压吸附制氧工艺的工业化,使国内变压吸附制氧技术有了快速的进步及广泛的推广。目前,北大先锋建设的变压吸附两塔装置规模已达到6000Nm3/h,纯氧电耗也接近0.3kW·h/m3。

      随着变压吸附制氧技术一些关键性问题,如高效锂基吸附剂稳定生产、径向床吸附器的研发、可靠的高频率以及大口径蝶阀开发等得以解决,国内变压吸附制氧技术的产氧规模逐年增大,氧气电耗逐渐降低,装置的可靠性稳步提升。装置规格也从最初的单套两塔制氧装置规模不足1000Nm3/h发展到了如今的6000Nm3/h,多塔并联后规模达到30000Nm3/h以上,单位制氧电耗降低到0.32 kW·h/m3以下,制氧装置的年开工率达到98%以上。鼓风机的噪声已达到85dB以下的要求(通过消声处理、厂房外1m噪声可以达到70dB以下),大口径蝶阀无故障率普遍达到8000h以上,分子筛寿命更是延长到了5年以上,让用户对国产变压吸附制氧设备有了崭新的认识,扩大了变压吸附制氧设备的应用。仅2018年一年,国内规模超过1000Nm3/h以上变压吸附制氧装置建设就超过70套。

      国内如北大先锋等企业通过不断努力,改变了变压吸附制氧分子筛依赖进口的局面,同时在锂分子筛等产品领域取得了突破,并实现新型分子筛产品的工业化应用。随着变压吸附制氧技术的发展与完善,相比深冷制氧技术,变压吸附制氧技术逐渐形成许多独特优势,进一步推动了该技术在国内众多行业的应用。

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