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項目簡介：新型變壓吸附空分制氧吸附劑及其設備是在北大化學學院、北大物理化學研究所、分子動態(tài)與穩(wěn)態(tài)結構國家重點實驗室研發(fā)的相關項目基礎上形成產(chǎn)業(yè)化的項目。該項目已由北大先鋒科技有限公司進行產(chǎn)業(yè)化實施。該公司現(xiàn)擁有變壓吸附空分設備，多組份氣體分離設備，氣體凈化設備，有機廢氣凈化設備，多種高效吸附劑和催化劑等多項國際先進水平的產(chǎn)品和技術，獲得了多項國內(nèi)外專利，產(chǎn)品出口歐洲和美國，受到用戶的好評。該公司開發(fā)的新型制氧設備，不僅打破了外國公司的壟斷地位，推動國產(chǎn)變壓吸附空分制氧設備行業(yè)，促進中國變壓吸附空分制氧技術的發(fā)展，替代進口，具有顯著的經(jīng)濟效益。同時設備性能比國外產(chǎn)品更為優(yōu)越，生產(chǎn)成本低、無環(huán)境污染，具有明顯的社會效益。技術指標：技術優(yōu)勢及技術水平變壓吸附空分制氧設備的技術優(yōu)勢為：(1)分子篩性能先進，使用量少，使用壽命長；(2)氧氣收率高，鼓風機、真空泵負荷?。?3)單位制氧電耗低、冷卻水消耗少；(4)氣動切換閥門可靠性高；(5)自動化程度高；(6)兩床工藝，結構簡單，造價低廉。新型變壓吸附空分制氧設備基本可實現(xiàn)無人化操作，適用于用氧規(guī)模在10000m3/h以下的場合，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，設備年開工率≥95%，負荷調(diào)節(jié)范圍30%～110%，動設備使用壽命大于10年，靜止設備使用壽命大于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%，維修費用低30%以上，管理費用低50%以上，并且不存在深冷法裝置因有機物積累而可能產(chǎn)生爆炸的問題，可為用戶創(chuàng)造明顯的經(jīng)濟效益。以1000m<'3>/h裝置為例比較：國際先進水平：吸附劑裝量9～10噸，電耗0.33～0.35kWh/m<'3>·O2，年開工率96%，造價800～850萬；國內(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550萬。從以上數(shù)據(jù)比較，可看出該公司產(chǎn)品已達到國際先進水平。應用說明：應用范圍：1.新型變壓吸附空分制氧吸附劑及設備可廣泛用于環(huán)保領域的污水處理、污泥富氧曝氣等；2.冶金工業(yè)領域的煉鋼煉鐵、有色金屬冶煉、富氧噴煤等；3.化工領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。應用實例該ZO-1000型VPSA制氧裝置是衡陽華菱鋼管有限公司(以下簡稱“華菱”)國債項目“石油專用管工程”的配套項目，由湖南省招標有限責任公司邀請國內(nèi)外廠商進行公開招標，該公司依靠國際先進水平的技術、優(yōu)異的性能指標和較低的價格等優(yōu)勢中標，該產(chǎn)品于2002年7月正式投入運行。投入運行以來，操作平穩(wěn)、工況穩(wěn)定，各項性能指標均基本達到設計要求。VPSA制氧裝置設計指標與實測指標的對比如下：氧氣產(chǎn)量：設計值1000m<'3>/h；實測值985m<'3>/h；氧氣濃度：設計值90%～95%；實測值90.9%；綜合電耗：設計值0.59kWh/m<'3>·O2；實測值0.58kWh/m<'3>·O2；起動時間：設計值≤45min；實測值≤30min。對于制氧裝置，長期運行成本主要為電耗。“華菱”原有一套設計產(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的電價計算，年運行時間為8000小時，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180多萬元，為“華菱”帶來的經(jīng)濟效益十分明顯。據(jù)了解，國內(nèi)其它VPSA制氧設備生產(chǎn)廠家尚不能達到與該VPSA制氧裝置同樣的性能指標，特別是電耗指標要高15%以上。只有幾家國際大氣體公司如美國普萊克斯公司的制氧裝置可以達到同樣的性能指標，但其造價要高60%以上。該VPSA制氧裝置還具有如下特點：1.工藝流程簡單，設備數(shù)量少，占地面積小。同樣規(guī)模的VPSA制氧裝置，國內(nèi)其它廠家需采用三塔或四塔流程，制氧吸附劑用量達40～60噸，而該公司的PU-8吸附劑用量僅為11噸：另外，設備數(shù)量(如真空泵、閥門)、裝機功率等均有不小差距。2.自動化程度高，起動停車快速，維修操作方便。制氧裝置完全由計算機控制，下游裝置不需要氧氣或設備出現(xiàn)故障時可隨時停車，重新起動后15～30分鐘內(nèi)即可達到正常工況并向下游裝置送氧。3.聯(lián)鎖監(jiān)控措施齊全。制氧裝置配套設備運行的關鍵參數(shù)均輸入計算機進行在線監(jiān)測，當設備發(fā)生異?，F(xiàn)象時，計算機進行報警或對裝置進行聯(lián)鎖停車，以便操作人員及時檢查維修，能有效保證制氧裝置的安全穩(wěn)定運行。4.冷卻水消耗少。鼓風機和真空泵后都沒有設空氣水冷卻器，也是與國內(nèi)其它廠家的VPSA制氧裝置的一個較大差別，每年可節(jié)約冷卻水2萬多噸。5.裝置無“三廢”排放，對環(huán)境保護沒有影響。通過該公司VPSA制氧裝置的連續(xù)運行，用戶認為該公司的這一項新技術具有很多優(yōu)點，達到了國際先進水平，能為用戶創(chuàng)造較好的經(jīng)濟效益。

成果信息

    完成單位：
    北京大學

立項支持

    公布年份：
    2003
    中圖分類：
    基本無機化學工業(yè)
    關鍵詞：
    制氧吸附劑 變壓吸附 空分制氧設備