1.變壓吸附制氧設(shè)備在紙漿漂白中的應(yīng)用
美國錦繡國際企業(yè)集團(tuán)ELEGANT旗下的昆山錦滬機(jī)械有限公司生產(chǎn)的VPSA變壓吸附制氧設(shè)備,是國外普遍采用的較為先進(jìn)的制氧流程。在國內(nèi)正式投產(chǎn)于工業(yè)化應(yīng)用是上世紀(jì)90年代后期,并很快應(yīng)用于國內(nèi)紙漿漂白領(lǐng)域。1995年,由我公司提供的廣西南寧鳳凰紙業(yè)變壓吸附制氧設(shè)備的成功投產(chǎn),標(biāo)志著變壓吸附制氧設(shè)備在國內(nèi)以步入應(yīng)用的時(shí)代。其氧氣純度大于93%,能完全滿足紙漿漂白工藝要求,能耗0.4～0.5 KWh/ Nm 3,與全低壓大深冷空分相當(dāng),開車時(shí)間只要幾分鐘,能隨時(shí)開停車,無論在設(shè)備投資,還是在操作成本方面都具有很強(qiáng)的競爭力。就以我公司部分客戶案例而論如下：
云景林紙股份有限公司是國內(nèi)第一家林紙一體化的企業(yè)和國內(nèi)第一家采用ECF四段無元素氯漂白工藝生產(chǎn)的制漿企業(yè),所生產(chǎn)的紙漿具有白度高、潔凈度高、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。采用芬蘭AHLSTROM三段壓力篩、氧脫木素、C/D-E/O-D1-D2四段漂工藝,配套昆山錦滬機(jī)械有限公司生產(chǎn)的VPSAO-360型變壓吸附制氧機(jī),年產(chǎn)10萬噸漂白木漿。
四川永豐紙業(yè)股份有限公司擁有先進(jìn)的無氯漂白制漿生產(chǎn)線,年制漿能力8萬噸,是竹漿全無氯漂白的代表,配套VPSAO-260型變壓吸附制氧機(jī)。
新疆博湖葦業(yè)股份有限公司5萬噸漂白葦漿板技改項(xiàng)目擁有國內(nèi)最先進(jìn)的草類漿生產(chǎn)工藝——氧脫木素少氯漂白,已列入國家863計(jì)劃,配套變壓吸附制氧機(jī)為VPSAO-210型。
目前國內(nèi)最大的用于紙漿漂白的變壓吸附制氧設(shè)備,山東亞太森博漿紙有限公司為年產(chǎn)22萬噸漂白硫酸鹽木漿配套的VPSAO-700型變壓吸附制氧機(jī)。目前國內(nèi)草漿比重還很大,但氧漂在草漿上的應(yīng)用還是空白。草漿進(jìn)行氧脫木質(zhì)素,在技術(shù)上是可行的,在經(jīng)濟(jì)上是合理的。由于草漿木素含量低,麥草漿的含氧漂白具有更好的選擇性,紙漿粘度高、強(qiáng)度好,比木漿更容易實(shí)現(xiàn)TCF漂白。據(jù)相關(guān)研究,采用(XQ)Pht、EApPht、ApPhtY、Ap(PO)等漂序可漿麥草本色漿漂至80%SBD白度以上,是實(shí)現(xiàn)Soda-AQ麥草漿短流程高白度TCF漂白的可行漂白流程。利用工廠現(xiàn)有的降流式堿處理塔或次氯酸鹽漂白塔,僅需增加少量輔助設(shè)備,即可實(shí)施,對我國傳統(tǒng)漂白工藝的改造和減少環(huán)境污染具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2. 變壓吸附制氧在電爐煉鋼中的應(yīng)用
吹氧煉鋼： 吹氧煉鋼已為各國普遍采用,成為鋼鐵工業(yè)飛躍發(fā)展的一條重要途徑。 吹氧煉鋼的主要方式有：轉(zhuǎn)爐純氧頂吹或底吹煉鋼、 電孤爐煉鋼和平爐煉鋼。煉鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼每噸鋼耗氧50～60m 3 ；電孤爐煉鋼每噸鋼耗氧10～25m 3 ；平爐煉鋼每噸鋼耗耗氧 20～40m 3 。電爐用氧可以加速爐料的熔化及雜質(zhì)的氧化,這意味著電爐吹氧既可以提高生產(chǎn)能力又能夠提高質(zhì)量,電爐每噸鋼耗氧量依照煉鋼品種的不同而差異,所需氧氣濃度為 90%～94%的富氧。中小型鋼廠電弧爐煉鋼用氧特點(diǎn)明顯,用氧量不大,一般在1000～4000 Nm 3 /h 左右,不需要氮?dú)馇议g斷用氣。如采用深冷空分投資高運(yùn)行費(fèi)用大開停不方便。 變壓吸附制氧工藝滿足電爐煉鋼需要,且投資見效快操作便。目前,國內(nèi)廠家普遍采用,效益明顯！
在中國用變壓吸附制氧法電爐煉鋼已經(jīng)非常普及(如西林鋼鐵公司阿城鋼廠、貴陽特殊鋼廠和江蘇淮陰鋼廠等)由昆山錦滬機(jī)械有限公司提供的河南洛鋼、永通鋼聯(lián)、韶鋼集團(tuán)、海光鋼廠、紅嘴集團(tuán)等各大企業(yè)的變壓吸附制氧設(shè)備,經(jīng)運(yùn)行多年穩(wěn)定、故障率底,獲得業(yè)內(nèi)一致好評！
3.變壓吸附制氧設(shè)備在有色冶煉中的應(yīng)用
隨著國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,有色冶煉在近幾年發(fā)展很快。在采用氧氣底吹煉鉛、煉銅、煉鋅、煉銻的工藝流程中和氧氣浸出煉金、煉鎳工藝的冶煉廠中不少廠家已經(jīng)開始使用變壓吸附制氧設(shè)備 。
◇ 有色冶金
有色冶金,為了節(jié)能增產(chǎn),發(fā)展自熱冶煉,綜合利用和保護(hù)環(huán)境,正在推廣氧氣冶煉法.銅、鉛、鋅、鎳、鈷、銻、汞等有色金屬礦,大都以硫化物的形式存在,冶煉反應(yīng)多為氧化放熱反應(yīng),一般有色金屬的硫化礦含硫化量是為20%～30%,硫本身就是一種燃料。在有色金屬冶煉過程中通入氧氣,硫就可以充分燃燒,維持冶煉溫度,提高熔煉速度.
◇ 黃金冶煉
金溶解速率與礦漿中的溶氧含量有關(guān)。沒有氧的去極作用.溶金反應(yīng)難以進(jìn)行.增加溶氧濃度,使反應(yīng)向后進(jìn)行,有助于金的溶解.金礦礦漿氧的飽和濃度,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到金溶解所需的最佳氧濃度。如果改充氧,礦漿中氧飽和濃度可大大提高,這樣做可使金保持最大的溶解速度。由于金浸出速度加快,金溶解更加完全,浸出率相應(yīng)提高。
富氧浸金是一項(xiàng)投資少、見效快、經(jīng)濟(jì)效益非常顯著的新工藝,在現(xiàn)存廠實(shí)施時(shí)無需改變原來的流程和設(shè)備,非常方便。對于新建廠不僅可以節(jié)省大量投資和土地,而且經(jīng)營費(fèi)用降低、金回收率提高. 國內(nèi)知名企業(yè)中國黃金集團(tuán)在我公司連續(xù)訂制三套變壓吸附制氧設(shè)備,用于富氧浸金技術(shù),效果非常明顯！
◇ 富氧煉銅
富氧煉銅: 可以增加其產(chǎn)量,降低其消 耗,有效地提高煙氣中二氧化硫的濃度,可全部回收制酸,對消除大氣污染直接有利。
日本某冶煉廠,從1981年開始吹氧煉銅,使生產(chǎn)力提高30%以上, 美國某冶煉廠,1982年開始進(jìn)行吹氧煉銅,使燃料節(jié)省50%。美國Wotrerine銅冶煉廠,采用 29%富氧,節(jié)約燃料30%。我國安徽銅陵冶煉廠在10.5m 3 密閉鼓 風(fēng)爐上改用 28%的富氧空氣。床能率提高45%。 內(nèi)蒙包關(guān)銅廠,使氧含量提高量28%, 沒有排放,二氧化碳濃度增高,每天提高銅產(chǎn)量1130噸,硫酸成本降低30%。
◇ 富氧煉鉛
富氧煉鉛：澳大利亞MTM公司建一座ISA法煉鉛廠, 1991年12月投產(chǎn),規(guī)模為年產(chǎn)鉛6萬噸,采用富氧空氣熔煉,27%O 2 ,流量 7.1m 3 /s,壓力135kPa。再 ISA法煉銅廠,1992年投產(chǎn)一座18萬t/a銅爐,配一套 525t/d（約15400m 3 /h）制 氧機(jī)。
我國甘肅白銀西北鉛鋅冶煉廠,將在鉛鋅冶煉中應(yīng)用氧氣。
◇ 富氧煉白銀
富氧煉白銀： 甘肅某冶煉廠,在白銀爐上采用富氧熔煉,使日處理爐料量增加了56%。
◇ 富氧煉鋁
富氧煉鋁： 可以加快鋁的熔化速度；日本氧化鋁制造公司試驗(yàn)高爐煉鋁技術(shù),始于1975年,到 1980年已在實(shí)驗(yàn)室制得純度99.9%的高純鋁,1981年11月20日獲準(zhǔn)日本專利。高 爐煉鋁所用的熱風(fēng),最好用純氧,也可使用富氧空氣,即在空氣中加入4%以上的 氧。富氧空氣經(jīng)熱風(fēng)爐預(yù)熱,從高爐下部第一風(fēng)口噴入。
到1984年,已完成1m 3 實(shí) 驗(yàn)爐和噴吹能力為每小時(shí)噴吹240公斤粉煤以及每小時(shí)可將100m 3 氧氣預(yù)熱到 500℃的預(yù)熱設(shè)備。計(jì)劃1987年達(dá)到半工業(yè)性設(shè)備的生產(chǎn)。
4.變壓吸附制氧在玻璃爐窯領(lǐng)域中的應(yīng)用
改革開放20多年以來,國民經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展舉世矚目。而玻璃工業(yè)是能耗大戶,我國目前有玻璃窯爐數(shù)千座,熱效率及熱能利用率比較低,而且產(chǎn)品單耗大、成本高,也可以說,玻璃市場的競爭大多取決于能源。因此,節(jié)能已成為窯爐改造的中心任務(wù),并已列入“十一五”國家節(jié)能環(huán)保的重點(diǎn)工程。
有史以來,玻璃熔窯一直都是以空氣作為助燃介質(zhì)。經(jīng)過對現(xiàn)有燃燒系統(tǒng)的分析研究,認(rèn)為采用空氣助燃是導(dǎo)致高能耗、高污染、溫室效應(yīng)高的重要因素 。空氣中只有 21% 的氧氣參與助燃,78%的氮?dú)獠粌H不參與燃燒,還攜帶大量的熱量排入大氣。隨著玻璃工業(yè)的發(fā)展,人們對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高,燃料成本的不斷增加,使得科技工作者對玻璃生產(chǎn)的核心——“玻璃熔窯”的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行了不斷地探索和改進(jìn),燃燒系統(tǒng)也不例外,至今已有了可喜的成效。富氧助燃技術(shù)在玻璃熔窯上已經(jīng)成功地使用了數(shù)十年,被稱為玻璃熔化技術(shù)的第二次革命,而錦滬公司生產(chǎn)的變壓吸附制氧設(shè)備,氧氣純度最高可達(dá)95%,并且對玻璃行業(yè)有著十年的設(shè)計(jì)安裝經(jīng)驗(yàn),始終為客戶提供最安全、最高效、最節(jié)能的氧氣。
4.1玻璃爐窯全氧燃燒
到本世紀(jì)初,全世界已有200多座全氧燃燒窯爐。北美擁有的550座包括小型特種玻璃窯在內(nèi),其中約有140座為全氧燃燒窯爐。歐洲現(xiàn)有的350座窯爐中已有30余座為全氧燃燒窯（不包括玻璃棉及特種玻璃窯）。亞洲已有20多座全氧燃燒窯爐。近幾年在中國已開始推行全氧燃燒,如玻璃纖維池窯、薄殼電子窯及在浮法窯增設(shè)0號小爐,全氧助燃已相繼建成投運(yùn)。
十五年來,全氧燃燒技術(shù)逐步完善,世界上有燃燒試驗(yàn)裝置的公司取得了許多成功經(jīng)驗(yàn)。諸如：提供包含數(shù)學(xué)模型等技術(shù)軟件在內(nèi)的設(shè)計(jì)依據(jù)資料,全氧燃燒窯爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包含供氧系統(tǒng)、燃燒器、支撐燃燒器的耐火磚材、燃料（重油、煤焦油、天然氣）自供系統(tǒng)、氧氣+燃料的自控系統(tǒng)在內(nèi)的各項(xiàng)裝備以及各種不同類型制氧裝備等。
隨著國際石油、天燃?xì)鈨r(jià)格的不斷攀升,我國變壓吸附制氧設(shè)備也不斷應(yīng)用用于各大企業(yè)的玻璃爐窯當(dāng)中。(如：宜賓五糧液環(huán)球光電玻璃、云天化集團(tuán)、巨石集團(tuán)、冀中能源金牛玻纖、中材股份泰山玻纖、海南中航特玻、華光集團(tuán)等等)
5.變壓吸附制氧在化工造氣中的應(yīng)用
※ 雙氧水
雙氧水生產(chǎn)工藝中,對于氫蒽醌(HEAQ)的氧化,既可采用源于空氣中的分子 氧,也可采用源于富氧空氣中的分子氧. 雙氧水可分為工業(yè)級雙氧水和食品級雙氧水.
◇ 工業(yè)級雙氧水:雙氧水屬于危險(xiǎn)化學(xué)品用有毒有害的物質(zhì),尤其是工業(yè)級雙氧水中含有大量 氫蒽醌類有機(jī)雜質(zhì)及鉛、砷等金屬離子、機(jī)械雜質(zhì).
◇ 食品級雙氧水:是氧化滅菌劑,是作為生產(chǎn)加工助劑使用,屬于食品添加劑的范疇,當(dāng)食品級雙氧水用于乳制品、飲料、純凈水、蔬菜等食品生產(chǎn)過程中時(shí), 主要作消毒、殺菌、漂白、等用途. 采用富氧作為分子氧的來源時(shí),不僅提高了雙氧水裝置產(chǎn)量,并且由于氧化反應(yīng)率的提高,使得從雙氧水生產(chǎn)工藝的尾氣處理裝置中排放的尾氣量減少,芳烴排放量也相應(yīng)減少,減輕了對環(huán)境的污染,因而取得了經(jīng)濟(jì)效益的雙重效果。氧在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用主要是強(qiáng)化生產(chǎn)。例如,有機(jī)化工用氧,制酸用氧,紙漿氧 氣漂白,用生產(chǎn)黃磷,加氧高壓氣化法制氣,噴氧氣化劣煤田,用氧生產(chǎn)石油 蛋白,制造燃料電池,裂解原油,生產(chǎn)天然氣代用氣,利用火焰噴射法破碎巖石等等。