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造纸工业是发达国家国民经济十大支柱性产业之一，而目前我国造纸行业发展步入快速增长期，纸业也已成为我国经济发展的一个热门行业。造纸工业是一个产量大、用水多、污染严重的轻工业。采用氧漂白是为了环境保护。VPSA变压吸附制氧机操作方便，维护简单，投资相对少，运行费用低，在国内越来越多的纸浆企业得以推广。
◇ 氧漂白是清洁生产技术
造纸工业是发达国家国民经济十大支柱性产业之一，而目前我国造纸行业发展步入快速增长期，纸业也已成为我国经济发展的一个热门行业。造纸工业是一个产量大、用水多、污染严重的轻工业；水污染在各种工业中，名列前茅；废气、固体废弃物及噪声等污染，也很严重。今后国家将继续对造纸排污大户实行关、停、并、转、迁，对生产规模不经济、技术落后、经营分散、污染严重而又无力治污或无法稳定达标的造纸企业予以淘汰。造纸厂污染最严重的要算含氯漂白废液的排放，废液中不但含有COD和BOD，而且还含有其它剧毒物质。用无氯漂白（TCF）或少氯漂白（ECF）纸浆的新技术取代CEH三段漂白纸浆的传统方法，是解决制浆造纸工业对环境污染的清洁生产技术。氧漂白成为发展清洁漂白工艺的必需工艺段，采用氧漂白是为了环境保护。由于氧无毒，本身对环境没有污染，经氧脱木素后，后段的漂白剂和漂白废水量可降低50%。近年来，鉴于对环境保护的要求，国内外对氧漂白的兴趣与日俱增。瑞典政府把氧脱木素作为新建漂白纸浆厂控制污染的一种措施。已证明氧漂白可大大降低漂白废水中的BOD、COD色度和总有机氯的含量，它对减少现代纸浆漂白废水的污染起了重要的作用。氧漂白还可以节省其他化学药品的消耗，与有氯漂白剂漂白纸浆相比，可以提高纸浆得率。氧漂白废液可合并到碱回收系统的黑液提取段，进入碱回收系统，或合并到后序工段的一般废水处理。
◇ 国内纸浆企业制氧设备的应用
国内氧气漂白工艺由上世纪90年代才开始大量应用。最初的氧源选择只有小型空分深冷设备，较为先进的工艺流程为中压带透平膨胀机的克劳特循环。空气从大气中吸入空压机，被压缩到所需的压力，再经末级冷却器冷却后进入氟里昂预冷机组，被冷却至5℃左右进入纯化器，在其中除去水份、二氧化碳、碳氢化合物等物质，进入分馏塔。经纯化后的压缩空气进入分馏塔的主换热器（上），与主换热器（下）来的氧、氮及馏份气进行热交换后经节流阀与膨胀机出来的冷空气会合于下塔底部的蒸发器，在下塔进行传热、传质过程。液空在下塔预分后，再节流到上塔进一步分馏，在塔顶得到纯氮气，上塔中部抽出之馏份气经上换热器回收冷量后作为纯化器再生吹冷用，产品纯氮气通过管道输往用户。产品氧气在输氧管路旁接水封器后导入贮气囊通往氧压机。小深冷空分配套高压氧气压缩机和氧气灌充站作为标准配置，投资高、能耗高、运行维护量大，开车时间一般要十几个小时，运行周期6-12个月。深冷设备越大技术越先进，能耗越低，而纸厂用氧规模都不大。
我国变压吸附法制氧的研究始于20世纪70年代初，到20世纪90年代初才实现了小型装置的工业化。变压吸附制氧的基本原理是利用空气中的氮气和氧气在沸石分子筛（ZMS）上因压力不同而吸附性能的差异来进行氧氮分离。最初用于国内纸浆漂白的变压吸附制氧机都为加压吸附（PSA）型小设备，产量在100Nm3/h以下，能耗和小深冷相当，大约0.9～1.3 KWh/ Nm3，而且工艺并不成熟，大多为实验型设备。产量和纯度不能长期稳定，分子筛性能和装填工艺不合格，在产品气中常有粉末，大多设备投而未用或是用而不久，影响了氧漂在国内造纸行业的推广。VPSA流程是国外普遍采用的较为先进的变压吸附制氧流程。国内正式投于工业化应用是上世纪90年代后期，并很快应用于国内纸浆漂白领域。其氧气纯度93%，能完全满足纸浆漂白工艺要求，能耗0.38～0.45KWh/ Nm3 ，比全低压大深冷空分低，开车时间只要几分钟，能随时开停车，无论在设备投资，还是在操作成本方面都具有很强的竞争力。
◇ 氧漂用VPSA制氧设备的介绍
VPSA制氧系统主要由鼓风机、真空泵、切换阀、吸附器和氧气缓冲罐组成。原料空气经吸入口过滤器除掉灰尘颗粒后,被罗茨鼓风机增压至0.5barg而进入其中一只吸附器内。吸附器内装填吸附剂,其中水分、二氧化碳、及少量其它气体组分在吸附器入口处被装填于底部的活性氧化铝所吸附,随后氮气被装填于活性氧化铝上部的沸石分子筛所吸附。而氧气(包括氩气)为非吸附组分从吸附器顶部出口处作为产品气排至氧气缓冲罐。当该吸附器吸附到一定程度,其中的吸附剂将达到饱和状态,此时通过切换阀利用真空泵对之进行抽真空 (与吸附方向相反),真空度为0.55barg。已吸附的水分、二氧化碳、氮气及少量其它气体组分被抽出并排至大气,吸附剂得到再生。
VPSA的每个吸附器都交替执行以下步骤:---吸附---解吸---冲压。
上述三个基本的工艺步骤由PLC和切换阀系统来实现自动控制。VPSA制氧装置流程简单，设备数量少，基建费用少，对厂房要求也不高，基建费用仅占设备总投资的5～10%。VPSA装置能全自动无负荷的运转，且停车后，吸附塔内气氛稳定，重新开车后几分种就能出产品。简单的起动及停车能避开用电高峰运行，降低生产成本。VPSA装置本身很简单，运转机器的数量少，动设备为罗茨鼓风机和罗茨真空泵，因其工作原理都为容积式、无油，常温常压下操作，维修保养工作量少，费用低。年设备开车率98%以上，且其中有50%是因为故障停车，如冷却水供应故障及电力故障等。设备正常维修保养停车约每年5天，用于风机真空泵注油，动设备的定期维修保养和操作人员负责空气过滤器之无纺布的定期更换（周期为一月至二月）等。分子筛使用寿命10年以上，切换阀门阀座三年才更换一次，真空泵轴承及油封在正常使用条件下寿命为五到拾年。纸浆企业的工作重点应是纸浆的产量和质量，作为漂白的辅助设备----制氧机，工作的稳定可靠能长期保证供应满足工艺要求的氧气是关键，并且操作要方便，维护要简单，投资相对要少，运行费用要低。VPSA变压吸附制氧机正好满足了各方面要求，所以在国内越来越多的纸浆企业得以推广。
