浅析变压吸附制氧系统的选择及维护

钱宏青

（杭州鼎岳空分设备有限公司，浙江富阳 311400）

0.引言

在新时代背景下，各行各业都在飞速发展，大量产业都与制氧有关，所以变压吸附制氧系统的应用也变得越来越重要。因此，在选择变压吸附制氧系统方面，要针对系统的特点及实际应用需要来进行综合的考量和探究，以达到合理、科学地使用与管理该系统，最终使得各项工作都在相关标准规定范围内完成。该系统如何进行选择以及维护，要综合考量其节能、气体压缩性能。在实际工作中，要根据实际情况来建立相应的管理制度，方便系统的管理与维护，并将制度切实落地，确保各项工作进行有序，系统稳定运行[1]。

1.变压吸附制氧系统简介、构成及作用

1.1 变压吸附制氧系统简介

变压吸附制氧系统的组成部分很多，主要有：空气压缩机、空气过滤器、吸附塔、真空泵、气动阀、氧气机、氧气贮罐、气体流量计、氧压机等。这些部件中，最核心的是制氧分子筛。分子筛的主要原料是沸石。

在系统工作过程中，氧气、氮气通过分子筛后会分离，这两种气体在其表面扩散，因扩散速度的不同和最终产生分离效果。较小极性气体分子的扩散速度慢，而较大极性的气体分子扩散速度较快，大部分的气体分子都可进入分子筛微孔。氧气的临界直径为2.85A（1A=0.1nm），氮气的临界直径为3A。由此得出，氧气与氮气的临界直径不同，扩散速度不同，所以可利用该特性对两种气体进行分离。气体均通过微孔的孔口进入孔穴，之后被孔穴的表面吸附，然后经过特殊处理进行解吸与放出步骤。在这个阶段，孔径大分子无法进入，氧气与氮气便完成了分离工作。

我国工业领域对变压吸附制氧系统的管理与维护也给予了相当的重视。从自身发展角度出发，因应用高耗能压缩机，消耗的压缩类耗能已超过20%，要对其进行控制。因为管道设计缺乏合理性，时常有冒、跑、漏、滴等情况发生，这样不仅无法达到预期要求，反而将压缩类能耗的浪费扩大，在将来的研究中，应侧重于这方面的研发和创新。

1.2 变压吸附制氧系统的构成及作用

1.2.1 吸收分离系统

吸收分离系统主要包括控制阀、吸附塔。在吸附塔内，有沸石分子筛，主要作用是对气源中的氧气、氮气进行吸附。根据运行的效果，还能分析出氮气、氧气的速度差异、吸附量。PSA方式为高压吸附和常压解吸，VPSA/VSA方式为低压吸附和真空解吸。

1.2.2 空压机

在变压吸附系统中应用空压机，对于整体运行的稳定性影响很大。空压机作为系统的关键设备，为吸附分离工作提供压缩的气源。系统的运行受到噪音、能耗等因素的影响，要考量的不仅是实际需求，还要将空压机的能耗、噪音、性能、使用寿命等都考量在内。

1.2.3 控制系统

在变压吸附制氧中，控制系统起的作用是为制氧机的正常运转提供便利条件。在制氧机中，流量计、吸附塔、氧气贮罐、压缩机等部件中均配置有传感器，在系统的运行过程中，传感器会将氮气、氧气的流量、压力、浓度等信息传递到控制系统，再经由控制系统根据参数来对制氧机进行相应的控制调整[2]。

1.2.4 储存供应系统

储存供应系统的构成为：氧气贮罐、除尘过滤器、汇流排、充氧装置等，作用也十分重要。

2.变压吸附制氧系统的选择及维护

2.1 变压吸附制氧系统的选择

2.1.1 节能角度

为确保变压吸附制氧系统的运行稳定，某制氧厂开展降低能耗项目，以节能为导向，制定长远的方针政策，并就项目内容提出可行性与必要性分析。关于系统的选择，主要条件是节能。通过采用六西格玛方法进行分析与实践，制氧厂进行技改工作，优化制氧机的使用流程，将相应规章进行完善，将空压机的潜在效能发掘出来，确保系统选择方式方法的科学性、合理性。

通过制氧厂与施工单位的共同努力，经过长时间的试验，耗费了大量的人力物力，最终建成亚洲最大变压吸附制氧集群，在国内首先使用25000m3/h的变压吸附制氧应用于高炉富氧，最终实现大流量的分质供氧模式。

2.1.2 气体压缩角度

从系统的气体压缩角度进行分析与选择。制氧厂对变压吸附制氧系统的结构进行改造，并根据实际的应用情况，合理利用先进技术，以空分分子筛系统为基础，利用管网中低压氮气可以将停运空分设备的分子筛再生特点，提升分子筛的吸附能力，将整体效果提升至预期。而且还能将分子筛的使用寿命延长，把停运空分设备的分子筛再生、活化期间会产生二次污染的问题都一并解决。

除了对结构改造，还大胆进行尝试与创新，传统的13X型分子筛性能不如3A型分子筛，用后者可将系统的工作运行周期延长，对于氮气、氧气的分类阶段产生的波动性控制效果好。使用3A型分子筛对于系统的气体压缩性的保证程度高，各领域应用条件都能满足。

2.2 变压吸附制氧系统的管理维护

我国对于变压吸附制氧系统的选择、维护、管理非常重视，积极进行各种研发与创新工作，并且为确保系统运行的稳定性，已制定了相关的质量监控体系。相关政策的出台可大大提升系统运行的可靠性、技术水平、运行效率。

氧气在空气中占比约为20.9%，其具有无色、无臭、无味的特性，是助燃剂。如果在空气中氧气的含量超过25%，燃烧性就会变得活泼，一旦超过27%，会变得非常危险，燃烧过程中会有剧烈的火焰产生。

为保证生产过程的安全性，加大管理力度是必须的。考率到各领域的应用情况不同，要制定处相应的制度与管理措施。在整个生产过程中，要不扣不扣地执行到位。系统各阶段的细节处理到位，才能将安全隐患扼杀在萌芽状态，防止安全事故发生。

第一，根据系统的运行原理制定出相应的温度监测措施，对不同的生产阶段进行监控，要对系统的运行性能进行全天候的掌控。在维护过程中，要对球阀、电磁阀、过滤器进行及时的清理，过滤器的滤芯要定期进行更换，将内部结构可靠性提升。

第二，通过相关的管理制度落地执行，将工作人员的行为进行科学的约束。根据工作内容的不同来选择相应的工作人员。人员的安全教育不能放松，必须对全员进行安全教育，提升全体的安全责任意识，在实际的工作过程中，要以“安全规则”为标准，安全生产理念时刻牢记心中。

第三，制定定期巡查制度。通过组建独立化的巡查队伍，将定期巡查制度执行到位。每一位工作人员的工作内容及其相关职责等都细化处理，确保每个工作环节中的人员都具备专业化知识。各次的巡查信息都应进行详细记录，通过设置周巡查、月巡查、季巡查、年巡查措施，将全年生产过程覆盖。将信息录入标准化的巡查表，可对各阶段的系统运行情况进行详细掌握。且通过对巡查信息进行分析，可及时发现系统存在的安全隐患、故障，可快速能找到相关人员进行处理，避免出现问题而影响生产[3]。

第四，将质量鉴定纳入系统管理工作中。质量鉴定机构对工作人员进行日常培训，确保所有员工均“持证上岗”。对系统的操作流程、操作标准及要求等都熟练掌握，确保整体的规范性，切实避免人为因素导致的系统故障发生。

3.结语

变压吸附制氧系统的选择及维护，要明确其重要性，针对系统的运行原理、内部结构、应用实际要求等进行综合考量与探索，选择标准为节能性优良、气体压缩良好。在实际使用与维护过程中，还应将相应的管理制度完善好，保证政策落地，执行不大折扣，定期对其进行清洁、维护，确保系统的正常稳定运行，将整体的效率提升，质量提高。