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項(xiàng)目簡(jiǎn)介：新型變壓吸附空分制氧吸附劑及其設(shè)備是在北大化學(xué)學(xué)院、北大物理化學(xué)研究所、分子動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的相關(guān)項(xiàng)目基礎(chǔ)上形成產(chǎn)業(yè)化的項(xiàng)目。該項(xiàng)目已由北大先鋒科技有限公司進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化實(shí)施。該公司現(xiàn)擁有變壓吸附空分設(shè)備，多組份氣體分離設(shè)備，氣體凈化設(shè)備，有機(jī)廢氣凈化設(shè)備，多種高效吸附劑和催化劑等多項(xiàng)國(guó)際先進(jìn)水平的產(chǎn)品和技術(shù)，獲得了多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外專利，產(chǎn)品出口歐洲和美國(guó)，受到用戶的好評(píng)。該公司開發(fā)的新型制氧設(shè)備，不僅打破了外國(guó)公司的壟斷地位，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)變壓吸附空分制氧設(shè)備行業(yè)，促進(jìn)中國(guó)變壓吸附空分制氧技術(shù)的發(fā)展，替代進(jìn)口，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)設(shè)備性能比國(guó)外產(chǎn)品更為優(yōu)越，生產(chǎn)成本低、無環(huán)境污染，具有明顯的社會(huì)效益。技術(shù)指標(biāo)：技術(shù)優(yōu)勢(shì)及技術(shù)水平變壓吸附空分制氧設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)為：(1)分子篩性能先進(jìn)，使用量少，使用壽命長(zhǎng)；(2)氧氣收率高，鼓風(fēng)機(jī)、真空泵負(fù)荷小；(3)單位制氧電耗低、冷卻水消耗少；(4)氣動(dòng)切換閥門可靠性高；(5)自動(dòng)化程度高；(6)兩床工藝，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉。新型變壓吸附空分制氧設(shè)備基本可實(shí)現(xiàn)無人化操作，適用于用氧規(guī)模在10000m3/h以下的場(chǎng)合，操作條件溫和(室溫、低壓)，產(chǎn)品氧氣純度為90%～95%，單位制氧電耗≤0.35kWh/m<'3>·O2，設(shè)備年開工率≥95%，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍30%～110%，動(dòng)設(shè)備使用壽命大于10年，靜止設(shè)備使用壽命大于20年，裝置無有害廢水、廢氣和廢渣排放，屬于環(huán)保、節(jié)能新工藝。在適用的同等規(guī)模下，該產(chǎn)品的單位制氧電耗比傳統(tǒng)的深泠法制氧裝置低10%～50%，綜合投資低10%～20%，維修費(fèi)用低30%以上，管理費(fèi)用低50%以上，并且不存在深冷法裝置因有機(jī)物積累而可能產(chǎn)生爆炸的問題，可為用戶創(chuàng)造明顯的經(jīng)濟(jì)效益。以1000m<'3>/h裝置為例比較：國(guó)際先進(jìn)水平：吸附劑裝量9～10噸，電耗0.33～0.35kWh/m<'3>·O2，年開工率96%，造價(jià)800～850萬；國(guó)內(nèi)同類裝置：吸附劑裝量40～60噸，電耗0.42～0.5kWh/m<'3>·O2，年開工率95%，造價(jià)600～650萬；該公司產(chǎn)品：吸附劑裝量10噸，電耗≤0.35kwh/m<'3>·O2，年開工率95%，造價(jià)550萬。從以上數(shù)據(jù)比較，可看出該公司產(chǎn)品已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。應(yīng)用說明：應(yīng)用范圍：1.新型變壓吸附空分制氧吸附劑及設(shè)備可廣泛用于環(huán)保領(lǐng)域的污水處理、污泥富氧曝氣等；2.冶金工業(yè)領(lǐng)域的煉鋼煉鐵、有色金屬冶煉、富氧噴煤等；3.化工領(lǐng)域的化肥廠富氧造氣、化工合成原料等；4.造紙行業(yè)的紙漿漂白、廢液氧化處理等；5.玻璃工業(yè)可用于高溫熔煉、降低粉塵和氮氧化合物的排放；6.城市垃圾焚燒中高溫燃燒以及降低二次污染；7.窯爐助燃方面可以節(jié)能、減少廢氣排放；8.電子、醫(yī)療保健、食品、養(yǎng)殖業(yè)等。應(yīng)用實(shí)例該ZO-1000型VPSA制氧裝置是衡陽華菱鋼管有限公司(以下簡(jiǎn)稱“華菱”)國(guó)債項(xiàng)目“石油專用管工程”的配套項(xiàng)目，由湖南省招標(biāo)有限責(zé)任公司邀請(qǐng)國(guó)內(nèi)外廠商進(jìn)行公開招標(biāo)，該公司依靠國(guó)際先進(jìn)水平的技術(shù)、優(yōu)異的性能指標(biāo)和較低的價(jià)格等優(yōu)勢(shì)中標(biāo)，該產(chǎn)品于2002年7月正式投入運(yùn)行。投入運(yùn)行以來，操作平穩(wěn)、工況穩(wěn)定，各項(xiàng)性能指標(biāo)均基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。VPSA制氧裝置設(shè)計(jì)指標(biāo)與實(shí)測(cè)指標(biāo)的對(duì)比如下：氧氣產(chǎn)量：設(shè)計(jì)值1000m<'3>/h；實(shí)測(cè)值985m<'3>/h；氧氣濃度：設(shè)計(jì)值90%～95%；實(shí)測(cè)值90.9%；綜合電耗：設(shè)計(jì)值0.59kWh/m<'3>·O2；實(shí)測(cè)值0.58kWh/m<'3>·O2；起動(dòng)時(shí)間：設(shè)計(jì)值≤45min；實(shí)測(cè)值≤30min。對(duì)于制氧裝置，長(zhǎng)期運(yùn)行成本主要為電耗。“華菱”原有一套設(shè)計(jì)產(chǎn)量為1000m<'3>/h的深冷法制氧裝置，綜合電耗為1.1kWh/m<'3>·O2。按0.45元/kWh的電價(jià)計(jì)算，年運(yùn)行時(shí)間為8000小時(shí)，課題組的VPSA制氧裝置比同規(guī)模的深冷法制氧裝置年節(jié)電416萬度，可節(jié)約電費(fèi)180多萬元，為“華菱”帶來的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)其它VPSA制氧設(shè)備生產(chǎn)廠家尚不能達(dá)到與該VPSA制氧裝置同樣的性能指標(biāo)，特別是電耗指標(biāo)要高15%以上。只有幾家國(guó)際大氣體公司如美國(guó)普萊克斯公司的制氧裝置可以達(dá)到同樣的性能指標(biāo)，但其造價(jià)要高60%以上。該VPSA制氧裝置還具有如下特點(diǎn)：1.工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備數(shù)量少，占地面積小。同樣規(guī)模的VPSA制氧裝置，國(guó)內(nèi)其它廠家需采用三塔或四塔流程，制氧吸附劑用量達(dá)40～60噸，而該公司的PU-8吸附劑用量?jī)H為11噸：另外，設(shè)備數(shù)量(如真空泵、閥門)、裝機(jī)功率等均有不小差距。2.自動(dòng)化程度高，起動(dòng)停車快速，維修操作方便。制氧裝置完全由計(jì)算機(jī)控制，下游裝置不需要氧氣或設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)可隨時(shí)停車，重新起動(dòng)后15～30分鐘內(nèi)即可達(dá)到正常工況并向下游裝置送氧。3.聯(lián)鎖監(jiān)控措施齊全。制氧裝置配套設(shè)備運(yùn)行的關(guān)鍵參數(shù)均輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，當(dāng)設(shè)備發(fā)生異?，F(xiàn)象時(shí)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行報(bào)警或?qū)ρb置進(jìn)行聯(lián)鎖停車，以便操作人員及時(shí)檢查維修，能有效保證制氧裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行。4.冷卻水消耗少。鼓風(fēng)機(jī)和真空泵后都沒有設(shè)空氣水冷卻器，也是與國(guó)內(nèi)其它廠家的VPSA制氧裝置的一個(gè)較大差別，每年可節(jié)約冷卻水2萬多噸。5.裝置無“三廢”排放，對(duì)環(huán)境保護(hù)沒有影響。通過該公司VPSA制氧裝置的連續(xù)運(yùn)行，用戶認(rèn)為該公司的這一項(xiàng)新技術(shù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，能為用戶創(chuàng)造較好的經(jīng)濟(jì)效益。

成果信息

    完成單位：
    北京大學(xué)

立項(xiàng)支持

    公布年份：
    2003
    中圖分類：
    基本無機(jī)化學(xué)工業(yè)
    關(guān)鍵詞：
    制氧吸附劑 變壓吸附 空分制氧設(shè)備