专利名称：一种小型vpsa撬装式制氧机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及变压吸附制氧领域，具体涉及一种小型VPSA(真空变压吸附)撬 装式制氧机。
背景技术：
变压吸附制氧就是利用分子筛的对氧氮的选择吸附性，通过压力变动实现吸附和 解吸，从而制取氧气的技术。该技术在国内，从上世纪90年代才逐步得到工业化应用。主 要有PSA和VPSA两种流程，PSA流程应用于小型(产量100Nm3/h以下)设备，VPSA流程应 用于中大型设备。PSA制氧由空压机、气源处理系统及制氧主机组成，需定期更换滤芯等易损件，维 护成本高。最主要PSA流程空气加压后吸附制氧，生产单位氧气的耗电量大，制氧成本高。 同时由于吸附压力高，所有的罐体都是压力容器，制作成本相对较高。但由于PSA制氧成本 低于采购瓶装氧气，撬装式模块化设计，安装简单，一直占据小型制氧机市场。而一直以来，在世界范围内，变压吸附制氧都有个说法，PSA制氧适合小产量，而 VPSA制氧适合中大产量。虽然PSA制氧能耗接近VPSA制氧的一倍，但一直还被很多厂家使 用。究其原因，PSA制氧工艺简单，生产厂家多，对制氧分子筛要求不高，而且安装使用方便； 而VPSA制氧工艺复杂，生产厂家少，需要专门的制氧分子筛，并且需要冷却水和仪表气，没 有集成撬装的产品，需要土建基础，安装麻烦。综上所述，现有技术中存在如下技术问题(I)PSA制氧由空压机、气源处理系统及制氧主机组成，需定期更换滤芯等易损件， 维护成本高，最主要PSA流程空气加压后吸附制氧，生产单位氧气的耗电量大，制氧成本 高，同时由于吸附压力高，所有的罐体都是压力容器，制作成本相对较高。(2)而解决上述问题的VPSA制氧工艺复杂，生产厂家少，需要专门的制氧分子筛， 并且需要冷却水和仪表气，没有集成撬装的产品，需要土建基础，安装麻烦。
实用新型内容本实用新型的目的在于实现VPSA制氧机器的集成化和撬装式。具体来说，本实用新型的目的在于提供一种小型VPSA (真空变压吸附)撬装式制 氧机，真空变压吸附(Vacuum pressure swing adsorption)简称VPSA，是一种变压吸附制 氧工艺流程。VPSA工艺一直应用于中大型制氧设备，制取90%纯度的氧气，产量在100Nm3/ h以上。本实用新型对动设备、吸附塔、控制系统、冷却系统以及仪表气源系统进行简化整 合，设计生产出整体撬装式产量在100Nm3/h以下的VPSA制氧机，无需基础及安装，只要接 通冷却水和电源就能提供氧气，以取代钢瓶供氧和传统PSA(变压吸附)制氧，为用户节约 成本。VPSA制氧，生产单位氧气的耗电量只有PSA制氧的一半，本实用新型对VPSA流 程进行整合后，实现了和PSA制氧同产量的撬装式一体机，每生产lNm3/h能节约0. 5度电(PSA制氧能耗1-1. 2Kwh/Nm3. O2, VPSA制氧能耗< 0. 6Kwh/Nm3. O2)。VSPA制氧主要由罗茨 风机、罗茨真空泵、制氧主机及冷却系统组成，罗茨型的风机和泵维护量小，没有定期更换 易损件，节约了维护成本。并且低压吸附，所有容器都是常压容器，制作成本低。具体技术方案如下一种小型VPSA撬装式制氧机，包括整体撬装底座，鼓风机，真空泵，制氧主机，冷 却系统以及控制系统，所述鼓风机，真空泵，制氧主机，冷却系统以及控制系统直接或间接 安装在整体撬装底座上，所述鼓风机，真空泵与制氧主机之间通过管路和/或阀门连接，所 述控制系统通过电连接和/或通讯连接控制所述鼓风机，真空泵，制氧主机以及冷却系统， 所述冷却系统连接鼓风机，真空泵以及制氧主机并用于系统冷却。所述制氧主机包括一个或多个吸附塔。还包括一个或多个缓冲罐，其设置于吸附塔的出口。还包括氧气压缩机，其设置于缓冲罐的出口并用于氧气的压缩。还包括氧气储罐，其连接氧气压缩机并用于储存制成的氧气。所述鼓风机为一原料空气鼓风机。所述真空泵为一解析真空泵，所述冷却系统包括一冷却器。进一步包括电气控制以及氧气加压系统，和仪表气源系统。所述真空泵和/或鼓风机以及冷却器通过切换阀连接至吸附塔。所述鼓风机和真空泵都采用变负荷运行。
图IVPSA制氧的流程图2小型VPSA撬装式制氧机布局图图中1:入口过滤器Airfilter2 吸附塔Adsorber3 氧气储罐O2 storage tank4 缓冲耀Buffer tank5 氧气压缩机O2 comprssor6 鼓风机Blower7 :7令却器Pre-Cooler8 切换阀Butterfly valve9 真空泵Vacuum pump10 排氮消声器D. S. S
具体实施方式
下面根据附图对本实用新型进行详细描述，其为本实用新型多种实施方式中的一 种优选实施例。为响应国家节能减排的号召，本实用新型在大型VPSA制氧的流程基础上，集合 PSA制氧的优点，在整体撬装底座上，集成了原料空气鼓风机、解析真空泵、制氧主机、冷却系统，仪表气系统、电气控制以及氧气加压系统，设备整体组装，整体试车，一键式开停，全 自动运行。用户只需接通电源和冷却水，就能生产出符合使用条件的氧气。该设备制氧成本 低，只是电费就能比PSA制氧节约一半，维护费用也低，大大减少了用户的用氧成本。以50nNm3/h产量的PSA制氧和VPSA制氧做比较PSA制氧用电，空压机65KW，冷干机1. 94KW，出口压力0. 2Mpa，合计装机功率 飞7KW。PSA流程气源是恒定压力送气，使用电流一般在额定电流的80 %，则67 (装机功 率)*0. 8/50(产量)=1.072Kwh/Nm3(单位氧产量电耗)。VPSA制氧用电，鼓风机18. 5KW，真空泵30KW，出口压力0. 02Mpa，需仪表气泵、 冷却水及增压至0.2Mpa。鼓风机和真空泵都是变负荷运行，使用电流一般是额定电流的 50 % -60 % (产量越大，比列越小)，则制氧电耗48.5(装机功率)*0.55/50(产量)= 0. 5335Kwh/Nm3，辅助用电10% (仪表气、冷却水，增压)，合计制氧电耗 0. 59Kwh/Nm30通过计算可以看出，50Nm3/h产量的PSA制氧和VPSA制氧做比较，VPSA制氧每生 产10Nm3的氧气要节约1. 072-0. 59 = 0. 482度电。VPSA制氧集成化，实现了撬装式，集成化程度高，制氧电耗低，维护费用低，使用方 便。案例一、工地现场供氧对偏远的工地，采购瓶装氧气成本高，甚至是买不到氧气。小型VPSA撬装式制氧 机可以实现现场灌装，分散使用，同时做到成本最低。如我国工程队在国外进行项目建设的 时候，工期长，用氧多，工地附件采购不到氧气或者是氧气价格昂贵。这个时候，小型VPSA 撬装式制氧机就相当于一件安装工具，不但解决了采购的不便，同时节约了成本。案例二、灌装卖氧对于一些地区，氧气用量不大或者有停电现象，钢瓶氧气价格高，采用大型空分设 备，氧气产量又太大，而且必须连续运行不能停电。小型VPSA撬装式制氧机由于可以方便 的短时间内开停车，就可以实现卖多少灌装多少，有电的时候生产，停电的时候停机的机动 运行方式，实现利润最大化。案例三、代替钢瓶氧供气在国内一些行业，需要用到氧气，但氧气用量又不大，一直以来都是采用购买钢瓶 氧的方式进行氧气供应。一般来说，一钢瓶氧气的市场价格在12元到20多元不等，而PSA 制氧生产一钢瓶氧气需要6元左右的成本，而VPSA制氧生产一钢瓶氧气的费用只要4元左 右的成本(地区电价差异)。如果氧气用户用小型VPSA撬装式制氧机代替钢瓶供氧，能大 大节约成本，根据其用氧规模(用量大节约多)及用氧方式(同样的用气量，每天工作时间 越长，设备越小，投资越小)不同，投资回收期在6个月到两年之间。
权利要求一种小型VPSA撬装式制氧机，其特征在于，包括整体撬装底座，鼓风机，真空泵，制氧主机，冷却系统以及控制系统，所述鼓风机，真空泵，制氧主机，冷却系统以及控制系统直接或间接安装在整体撬装底座上，所述鼓风机，真空泵与制氧主机之间通过管路和/或阀门连接，所述控制系统通过电连接和/或通讯连接控制所述鼓风机，真空泵，制氧主机以及冷却系统，所述冷却系统连接鼓风机，真空泵以及制氧主机并用于系统冷却。
2.如权利要求1所述的小型VPSA撬装式制氧机，其特征在于，所述制氧主机包括一个 或多个吸附塔。
3.如权利要求2所述的小型VPSA撬装式制氧机，其特征在于，还包括一个或多个缓冲 罐，其设置于吸附塔的出口。
4.如权利要求3所述的小型VPSA撬装式制氧机，其特征在于，还包括氧气压缩机，其设 置于缓冲罐的出口并用于氧气的压缩。
5.如权利要求4所述的小型VPSA撬装式制氧机，其特征在于，还包括氧气储罐，其连接 氧气压缩机并用于储存制成的氧气。
6.如权利要求1所述的小型VPSA撬装式制氧机，其特征在于，所述鼓风机为一原料空 气鼓风机。
7.如权利要求1所述的小型VPSA撬装式制氧机，其特征在于，所述真空泵为一解析真 空泵，所述冷却系统包括一冷却器。
8.如权利要求1所述的小型VPSA撬装式制氧机，其特征在于，进一步包括电气控制以 及氧气加压系统，和仪表气源系统。
9.如权利要求7所述的小型VPSA撬装式制氧机，其特征在于，所述真空泵和/或鼓风 机以及冷却器通过切换阀连接至吸附塔。
10.如权利要求1或6所述的小型VPSA撬装式制氧机，其特征在于，所述鼓风机和真空 泵都采用变负荷运行。
专利摘要本实用新型涉及一种小型VPSA撬装式制氧机，包括整体撬装底座，鼓风机，真空泵，制氧主机，冷却系统以及控制系统，所述鼓风机，真空泵，制氧主机，冷却系统以及控制系统直接或间接安装在整体撬装底座上，所述鼓风机，真空泵与制氧主机之间通过管路和/或阀门连接，所述控制系统通过电连接和/或通讯连接控制所述鼓风机，真空泵，制氧主机以及冷却系统，所述冷却系统连接鼓风机，真空泵以及制氧主机并用于系统冷却。
文档编号B01D53/047GK201558653SQ20092028408
公开日2010年8月25日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年12月11日
发明者岳文元, 张铁力, 王志明, 钱建忠, 颜小建 申请人:昆山锦程气体设备有限公司