摘要：近幾年來，伴隨著我國社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，工業(yè)對氧需求量日益劇增。如：煤化工、煤化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)等行業(yè)均需要大量氧氣。當(dāng)前，工業(yè)制氧方法主要有變壓吸附法及深冷法，該兩種方法各有千秋，難以選擇。本文則對變壓吸附法、深冷法進行綜合比較。

我國自改革開放以來，工業(yè)作業(yè)支撐我國支柱產(chǎn)業(yè)的作用不斷凸顯。氧作為工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的原材料，隨著工業(yè)的發(fā)展，其需求量也不斷增加。煤化工企業(yè)相對于其它企業(yè)而言，對氧氣的需求量更大。從鋼鐵到有色金屬、貴重金屬及稀有金屬的冶煉，依靠富氧來代替空氣鼓來冶煉，最大限度提高冶金爐的金屬產(chǎn)量，減少能源損耗，縮短冶煉時間，提高冶煉效率。下面首先分析變壓吸附制氧法、深冷法的工作原理，然后探討變壓吸附制氧法與深冷法的具體不同。

一、深冷法與變壓吸附制氧法的工作原理

深冷法：深冷制氧設(shè)備包括空氣壓縮機組、分子篩凈化系統(tǒng)、空氣冷卻系統(tǒng)及透平膨脹機、分餾塔、換熱器等。在工作中，如果需要回收稀有氣體，還需要增加稀有氣體分餾設(shè)備?？諝饨?jīng)過制氧機組分離后，可獲得純氧及純氮等純凈稀有氣體。

變壓吸附制氧法：變壓吸附法是當(dāng)前新興的制氧法，其裝置包括鼓風(fēng)機及若干個吸附塔、緩沖容器罐及儲存罐自己真空泵等，采用的系統(tǒng)為計算機自動化控制系統(tǒng)。在自動化控制系統(tǒng)下，整套裝置可通過變壓吸附制氧并貯存[1] 。在自動化系統(tǒng)控制下，首先，空氣需除塵；然后除塵后的空氣需經(jīng)過鼓風(fēng)機吹到吸附塔中，而吸附塔中有多種吸附劑，使得空氣中的大部分吸附劑被吸附在塔內(nèi)分離出去。通過此種方法，得到富氧產(chǎn)品，并儲藏在罐里。但吸附劑具有一定期間，在飽和后，應(yīng)停止空氣進入，通過真空泵抽離，可使雜質(zhì)與吸附劑有效分離開來。當(dāng)吸附劑再次進入到不飽和狀態(tài)下，可為下一輪吸附做準(zhǔn)備，確保制氧的連續(xù)性，整個過程不再受到人工干擾，有著較高準(zhǔn)確性及安全性。

二、比較深冷法與變壓吸附制氧法的不同

1、安全性

深冷制氧法需經(jīng)過低溫環(huán)節(jié)，在低溫環(huán)境下，深冷制氧法需要填充絕熱的材料減少冷損。若低溫保持不到位，極易引起液體受熱氣的影響，使得容器壓力升高，超過設(shè)備所承受的范圍，最終導(dǎo)致設(shè)備損壞。因此，采用深冷法制氧時，對低溫設(shè)備的材料提出了較高要求，必須具備一定的強度及韌性。若焊接不合格，極易導(dǎo)致低溫液體流出，從而凍壞基礎(chǔ)設(shè)備。而真空變壓吸附制氧則需要在常溫常壓下進行，整個工藝過程并不涉及低溫環(huán)節(jié)，有效避免了低溫帶來的危害性，從而具有較高安全性。

一般情況下，深冷制氧法具有爆炸風(fēng)險性，原料空氣中的乙炔并不會隨著產(chǎn)品液態(tài)氧的蒸發(fā)而積累，而是更多的沉積在液態(tài)氧當(dāng)中。實際上，乙炔的量超過液氧溶解范圍時，就會出現(xiàn)溢出現(xiàn)象，可能會引起爆炸事故。而深冷制氧法工藝中生產(chǎn)的液態(tài)氧在弱電條件下會產(chǎn)生一定化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生臭氧物質(zhì)，從而增加爆炸風(fēng)險性。而真空變壓吸附制氧法在制氧工業(yè)過程中處于常溫或者接近常溫環(huán)境下，但爆炸需要高溫，這樣一來，可有效防止爆炸發(fā)生。一方面，真空變壓吸附制氧法工業(yè)中使用的分子篩可去除原料氣中的乙炔碳氫化合物[2] 。盡管不能達到完全去除程度，但殘留量并不會引起爆炸，從而降低爆炸發(fā)生率。另一方面，真空變壓吸附法制氧工藝中并沒有形成液氧，也就不會發(fā)生與液氧相關(guān)的爆炸風(fēng)險。但若產(chǎn)品在儲藏備用時，對液體進行壓縮，可能增加爆炸風(fēng)險。但只要在儲藏罐上配備相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備，就能夠安全使用。

富氧多體現(xiàn)在氧中毒事故中，已有研究明確表明：常壓下氧氣濃度超過40%則會發(fā)生氧中毒。一旦人體吸入高濃度的氧氣，容易出現(xiàn)呼吸困難及胸悶等，嚴(yán)重則出現(xiàn)肌肉抽搐、眩暈等，甚至發(fā)生呼吸衰竭。若長時間處于較高氧分壓的環(huán)境下，將損傷眼部結(jié)構(gòu)，也有可能發(fā)生失明。深冷制氧工藝中，，液態(tài)氧的濃度較高，甚至為純氧，且氧分壓較大，若發(fā)生氧氣泄露，液態(tài)氧的體積將迅速膨脹，提高工作條件下的氧氣濃度及氧分壓，最終發(fā)生氧中毒事故。而真空變壓吸附制氧工藝中產(chǎn)生的氧氣濃度較低，且以氣態(tài)形式存在，不容易發(fā)生泄露，提高了安全性。

2、經(jīng)濟性

無論哪一種工藝都需要一定的經(jīng)濟費用，包括電費、維修費、人工費、折舊費等。其中電費是兩種制氧工藝所耗費最大的經(jīng)濟費用。就拿電費來講，通過實際數(shù)據(jù)分析，其它數(shù)量不變的條件下，深冷法制氧需耗費0.5千瓦，而真空變壓吸附制氧法僅需要消耗0.35千瓦的電費。此外，真空變壓吸附法制氧所需要的維修費、折舊費相對于深冷法而言，所耗費的費用較低。

3、連續(xù)性

深冷法制氧時并不具備連續(xù)供氧的條件，大部分的生產(chǎn)多為一臺設(shè)備，若其中的一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，整個供氧過程將停止工作。而停止工作的機器在重新啟動后往往需要36小時才能夠再次產(chǎn)出氧。真空變壓吸附制氧法采取的2-3個吸附塔共同工作，有效解決連續(xù)性問題。若某個吸附塔出現(xiàn)故障，可單獨切斷故障設(shè)備進行維修，但并不影響制氧整體性。并且，真空變壓吸附制氧裝置在重啟后，正常產(chǎn)氧的時間僅僅有30分鐘，可保證供氧連續(xù)性性。

4、簡便性

深冷法制氧工藝與真空變壓吸附制氧法在設(shè)備運行簡便性進行對比，發(fā)現(xiàn)真空變壓吸附制氧操作更簡單。深冷制氧技術(shù)有較長發(fā)展歷史，所生產(chǎn)的氧產(chǎn)品具有較高純度，且種類較多，適用于高濃度氧源工業(yè)生產(chǎn)[3] 。而真空變壓吸附制氧工藝是新型工藝，適用于對氧氣濃度不高的工業(yè)使用。并且真空吸氧制氧工藝在設(shè)備重啟后短時間內(nèi)可再次生產(chǎn)生產(chǎn)，設(shè)備數(shù)量較少，容易壓力較低，投資相對較小。更為重要的是分子篩的使用壽命較長，維修次數(shù)少，對周圍環(huán)境幾乎沒有影響。

三、結(jié)束語

總而言之，真空變壓吸附制氧現(xiàn)對于深冷制氧具有較高安全性、經(jīng)濟性及連續(xù)性、簡便性，加上自動化程度高，但所得到的氧氣并非純氧，適用于對氧氣濃度低的工業(yè)用戶。而深冷制氧法與其相反，在現(xiàn)實工業(yè)制氧中應(yīng)根據(jù)實際情況合理選擇制氧方法，提高經(jīng)濟效益。