变压吸附制氧机的研制
1895年,林德教授利用焦耳-汤姆逊效应制成了第一台液空装置。
1901年,林德公司在慕尼黑建立了低温设备制造车间。
1902,林德设计的第一个单级精馏塔是用空分设备制成的。法国Kraut发明了膨胀机,并在巴黎成立了空气液化公司。
1903年,林德公司制造了第一台65438+100m3/h的工业制氧机,采用了高压节流工艺。
1910年,法国制造了第一台带活塞式膨胀机的中压流程50m3/h制氧机。
1920年,Heilandt发明了一种用膨胀机生产液氧的高压工艺。
在1924中,Frankel建议在大型空分设备中用金属填料再生器代替通用换热器。
在1926中,Frankel提出了一种普通类型的蓄冷器。
1930年,林德公司制造了第一个工业林德-弗兰克工厂,产量为255m3/h,纯度为99.5%O2。
在1932中,透平膨胀机首次用于林德-弗兰克尔工厂。德国在冶金和合成氨工业中首次使用氧气。
1939年,苏联造出了高效率的透平膨胀机,开始研究全低压空分设备。
1947期间,林德公司致力于全底压工业制氧设备。苏联开始设计全低压流程的大型工业制氧机。
1949年,美国首次将板式换热器应用于29000m3/h制氧机。
1952年,奥地利首次使用纯氧顶吹转炉炼钢,促进了冶金用氧的急剧增加。
从65438年到0955年,美国大力发展导弹,大量消耗液氧作为助燃剂。
1957,制造出第一台120吨/日自动制氧机。
1960年,日本完成了10000m3/h99.6%O2和10000m3/h99.99%N2的双高纯度大型全低压设备。
1972年,法国制造了世界上最大的纯氧空分设备:1700吨/日O2和1500吨/日N2。
目前正在研究更大的机组。
1-2变压吸附制氧发展史
自变压吸附分离技术发明以来,已广泛应用于气体混合物的分离和提纯。
第一,1958年,Skarstorm申请了专利,将这项技术应用于分离空气。同时,Gerin de Montgareuil和Domine也在法国申请了专利。两者的区别在于,Skarstorm循环是在床层吸附饱和后洗涤解吸部分低压轻产品组分,而Gerin-Domine循环是通过抽真空解吸。
1960建成大型变压吸附空分工业装置。
1961采用变压吸附分离工艺从石脑油中回收高纯度正构烷烃溶剂,命名为Isosiv工艺。1964完善了从煤油馏分中回收正构烷烃的工艺。
1966建成了一套采用变压吸附技术提取氢气的四塔工艺装置。20世纪70年代后,采用四塔以上多塔操作,并向规模化发展。
1970为满足环保工业污水处理的生化需要,建设了一套分离回收氧气的工业装置。同时广泛用于从石脑油中提取正构烷烃,然后将异构化产物加入汽油馏分中,改善辛烷的Hysomer过程。
1975年试制了医用富氧浓缩器。1976开发并工业化了碳分子筛变压吸附制氮工艺,然后采用5A沸石分子筛抽真空制氮工艺。到1983,德国引进制氮性能优异的碳分子筛。截至1979,约有一半的空气干燥器采用了Skarstrom变压吸附工艺。对于干燥空气或工业气体,变压吸附比变温吸附更有效。在1980中,开发了快速变压吸附工艺(也称为参数泵变压吸附)。
20世纪90年代以来,由于电能的短缺,变压吸附制氧在炼钢等领域占据了一席之地。
我国变压吸附制氧技术的研究。
我国变压吸附制氧技术的发展起步较早。从1966开始,研究了从沸石分子筛中分离空气的技术。20世纪70年代,变压吸附分离空气制氧已广泛应用于钢铁、冶炼和玻璃窑炉行业。20多年来,由于技术力量分散,相互缺乏联系,我国变压吸附制氧技术发展缓慢,与国外的差距越来越大。20世纪70年代是我国PSA空分制氧技术发展的鼎盛时期。国内已有十几家单位先后开展了变压吸附制氧技术的实验研究,建立了几套工业试验装置。这一时期开发的变压吸附制氧设备有如下相似之处:
(1)多采用常压以上吸附,常压解吸的工艺,有2 ~ 4个吸附塔;
(2)空气进入吸附塔前进行脱水预处理;
(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。
20世纪80年代,原从事变压吸附制氧设备研究单位的开发项目相继中止,我国变压吸附制氧技术的发展再次进入低谷。
VSAO 1000Nm3/h制氧机在河南洛阳钢铁厂的建成,标志着变压吸附在我国正式进入工业领域,变压吸附在我国发展迅速。
20世纪90年代,我国变压吸附制氧技术发展迅速。变压吸附制氧技术逐渐成熟,部分产品的综合技术经济指标接近国外先进水平。多年的实践表明,我国变压吸附制氧技术已经走出实验室,进入实用阶段。十年来,通过不断的技术创新和研发,我国变压吸附制氧技术日新月异,发展迅速,与世界先进水平的差距正在缩小。但总体上看,我国在很多方面与国际先进水平还有一定差距。比如在新型高性能吸附剂的研究、吸附工艺的改进、理论分析与研究、数学模型的建立、质量监测与自动控制等诸多方面。