浅谈变压吸附制氧的纯度由来

我国对变压吸附制氧技术的开发起步较早，先期作为军品开发，从1966年开始研究沸石分子筛分离空气制氧技术。20世纪70年代是我国PSA分离空气制氧技术发展的鼎盛时期，全国有十几个单位相继开展了变压吸附制氧技术的实验研究，建立了数套工业试验设备。这个时期开发的变压吸附制氧设备的共同点有以下几个方面：

     （1）大多采用高于大气压吸附、常压解吸流程，吸附塔有两个到四个；

（2）空气进入吸附塔前，经过脱水预处理；

（3）设备可靠性差，不能连续稳定运行，导致大部分设备报废；

（4）技术、经济指标落后。

 由于设备性价比不高，工艺不够成熟，市场开发力度不够，老设备相继停用，新设备找不到市场，20世纪80年代，原来从事变压吸附制氧装备研制单位的开发项目相继中止，我国变压吸附制氧技术的开发再次进入低谷。可以说这之前的国内市场，没有正式意义上的工业化制氧装置，也没有专业的变压吸附制氧设备生产商。

变压吸附制氧的正式产业化从20 世纪90年代起，由于电能紧张，钢铁市场的红火，电炉炼钢配套变压吸附制氧，不仅工程上马快，使用结果也非常好。而电炉炼钢要求的氧气纯度90%，所以作为电炉的配套设备，变压吸附制氧通行的质量要求是氧气纯度90%。

变压吸附制氧的原料是空气，正常的空气成分按体积分数计算是:氮(N2)约占78%，氧(O2)约占21%，稀有气体约占0.939%(氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn，主要为氩),二氧化碳(CO2)约占0.031%，还有其他气体和杂质约占0.03%，如臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、水蒸气(H2O)等。由于氧和稀有气体氩分子量接近，不能分离，所以假定空气中所有氮气都被吸附，剩余的氧气也只是占21/22=0.9545，所以业界认为变压吸附制氧最高的理论纯度是95.5%。

VPSA制氧流程,其典型流程有:

因为吸附制氧每个塔都是需要最少吸附和解吸两个过程，所以产氧不是连续的，最早的三塔（或多塔）流程就是基于要连续制取氧气而被发明出来。该流程分子筛用量大。

为了减少分子筛的用量，四塔流程被开发出来，相当于两组设备交替工作，四个吸附塔保证每时每刻都有氧气制出。

随着分子筛性能的提高和工艺的成熟，两塔流程越来越成熟。两塔流程周期更短，通过缓冲罐连续供应氧气。在大型设备上目前都采用两塔工艺。

在实际设计上，93%的纯度被提出（这是真正意义上93%，当氧气纯度低于93%时会被当废气放空，氧气纯度91%-95%实际上就是90%的设备）。这个纯度是上世纪末本世纪初，我国实行林纸一体化项目，用氧气代替氯气进行纸浆的漂白而根据满足纸浆漂白工艺的要求被我公司提出。目前一般被纸浆厂和一些高要求的玻纤全氧燃烧炉窑采用。同时此类高纯度制氧机的纯度有微量波动才是正常。

山东晨鸣一次性采购昆山锦程制氧6套纯度在大于93%VPSA制氧机设备，山东玻纤连续采购锦程制氧8套纯度大于93%的VPSA制氧（共15000Nm3），目前昆山锦程制氧在纸浆氧脱木素和氧漂行业有80%的市场份额，在玻纤全氧燃烧炉窑有60%的市场份额，在高纯度领域昆山锦程制氧有无可比拟的优势。