《PSA變壓吸附高純制氧機》 編制說明

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

《PSA變壓吸附高純制氧機》

編制說明

（征求意見稿）

2023年10月

《PSA變壓吸附高純制氧機》編制說明

一、標(biāo)準(zhǔn)制定的目的、意義

純氧在電子、冶金、化工、醫(yī)療、焊接、切割和金屬加工等領(lǐng)

域都有廣泛的應(yīng)用，并且對氧氣的純度有嚴(yán)格的要求。我國在電子

工業(yè)用氧的國標(biāo)中規(guī)定，半導(dǎo)體及集成電路級用氧的純度（體積分

數(shù)）要求達(dá)到99.5%。在冶金行業(yè)，轉(zhuǎn)爐煉鋼以及電焊切割中要求

氧的純度在99.2%以上。在醫(yī)用和航空呼吸用氧的國標(biāo)中規(guī)定氧的

純度要達(dá)99.5%。

目前，工業(yè)上應(yīng)用的制純氧的方法主要有深冷精餾和變壓吸附

（PressSwingAdsorption，PSA）法兩種。深冷精餾法是20世紀(jì)初

就發(fā)展起來的傳統(tǒng)的制氧工藝，其原理是利用空氣中各組分的沸點

不同，在低于空氣各組分沸點的溫度下精餾進(jìn)行氣體的分離和提純。

深冷精餾法能夠制備出純度達(dá)99.5%～99.9%的氧氣。但深冷法的設(shè)

備復(fù)雜、占地面積大，能耗高，因而基建費用和操作成本高，適合

于大規(guī)模的制氧企業(yè)。

PSA是應(yīng)用廣泛的氣體分離和提純的方法，它使氣體在高壓下吸

附、在低壓下解吸再生而形成周期性操作。與深冷精餾法比較,PSA

法的投資和操作費用低，適用于中小型規(guī)模的制氧企業(yè)，其應(yīng)用范

圍最廣。為工業(yè)生產(chǎn)中氧氣制備的主要技術(shù)。然而受傳統(tǒng)PSA工藝及

分子篩性能的制約，現(xiàn)有PSA空分制氧技術(shù)所制備的氧氣濃度小于

96%,大大限制了PSA制氧技術(shù)的應(yīng)用范圍。因而，既保留PSA制氧

技術(shù)的優(yōu)點，又能提高氧氣濃度至99.5%的PSA變壓吸附高純制氧機

具有很大的實用價值。

PSA變壓吸附高純制氧機基于現(xiàn)有的國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T

6427—2015《變壓吸附制氧、制氮設(shè)備》。PSA變壓吸附制氧機技

術(shù)成熟，已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。PSA變壓吸附高純制氧機以PSA變壓吸

2

附制氧機為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上加入了氧氣純化裝置，采用脫氬工藝，

將第一級富氧氣（即PSA變壓吸附制氧機制取的93%氧）中的氬氣分

離，以得到高濃度的氧氣。

目前國內(nèi)團(tuán)標(biāo)有T/ZSM0008-2022《高純度變壓吸附(PSA)制氧

設(shè)備》，其適用范圍為“適用于在常溫下利用壓縮空氣采用分子篩

變壓吸附法(PSA)，從空氣中分離制取氧氣，制氧產(chǎn)量不大于1000

m3/h、制氧純度不小于97%的設(shè)備”，該產(chǎn)品采用了傳統(tǒng)的PSA制氧

工藝，只是加以優(yōu)化，未采用二級脫氬，制氧純度無法達(dá)到99%，無

法滿足電子工業(yè)用氧、醫(yī)用和航空呼吸用氧等對氧純度要求較高的

使用場景。浙江制造標(biāo)準(zhǔn)T/ZZB2450-2021《變壓吸附(PSA)制氧設(shè)

備》制氧純度為93%，也未采用二級脫氬。目前國內(nèi)沒有相關(guān)的PSA

變壓吸附高純制氧機團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。

PSA變壓吸附高純制氧機作為一種高端裝備，所適用的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)

落后于行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，無法滿足行業(yè)高速健康發(fā)展要求。因此制訂

并發(fā)布一套《PSA變壓吸附高純制氧機》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，對于樹立行業(yè)標(biāo)

桿標(biāo)準(zhǔn)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，十分必要且迫在眉睫。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則及依據(jù)

1.按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化

文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》要求進(jìn)行編寫。

2.參照相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過程中著重考慮了科學(xué)

性、適用性和可操作性。

三、項目背景及工作情況

（一）任務(wù)來源

本項目依據(jù)中國國際科技促進(jìn)會[2023]中科促標(biāo)字853號文件

“關(guān)于開展《PSA變壓吸附高純制氧機》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項通知”，歸口

單位為中國國際科技促進(jìn)會。

3

（二）標(biāo)準(zhǔn)起草單位

本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草單位是浙江凱斯泰克制造科技有限公司、浙

江遠(yuǎn)大空分設(shè)備有限公司、杭州信隆凈化設(shè)備有限公司、杭州昊海

企業(yè)管理咨詢有限公司等參與起草。

（三）標(biāo)準(zhǔn)研制過程及相關(guān)工作計劃

1、研制過程

2023年6月1日，浙江凱斯泰克制造科技有限公司等單位組建標(biāo)

準(zhǔn)起草小組，明確各參與人員職責(zé)分工、研制計劃、時間進(jìn)度安排

等情況。

2023年6月至2023年7月，起草小組標(biāo)準(zhǔn)起草小組以浙江凱斯泰

克制造科技有限公司的實際生產(chǎn)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、科研

成果、期刊文獻(xiàn)等資料，研究各項目指標(biāo)的合理性和可行性，經(jīng)過

匯總、分析、整理，明確了標(biāo)準(zhǔn)的主要框架，確定了標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)

容，形成標(biāo)準(zhǔn)草案。

2023年7月至2023年9月，起草小組展開內(nèi)部會議，修改完善技

術(shù)指標(biāo)要求。

2023年9月，經(jīng)過中國國際科技促進(jìn)會確認(rèn)審核，同意立項。

2、驗證要求

標(biāo)準(zhǔn)起草工作組對國內(nèi)外該類產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展趨勢進(jìn)行了全面調(diào)研，

經(jīng)過大量查證并結(jié)合實際應(yīng)用經(jīng)驗，全面總結(jié)和歸納出了產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，

主要方法確定依據(jù)為客戶指標(biāo)。

本標(biāo)準(zhǔn)為新制定的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，為了驗證本文件技術(shù)指標(biāo)的科學(xué)性及

合理性，在浙江凱斯泰克制造科技有限公司進(jìn)行了試驗和驗證，其實測

數(shù)據(jù)如下表所示，通過對比證實本文件的技術(shù)指標(biāo)能滿足產(chǎn)品驗收的要

求。

序驗證結(jié)

檢驗項目檢驗要求檢驗結(jié)果

號果

單位制氧

1單位制氧電耗應(yīng)不大于1.8kW?h/Nm3符合要求合格

電耗

4

2啟動時間啟動時間應(yīng)不大于40min符合要求合格

3空氧比空氧比不大于13.5：1符合要求合格

在額定工作壓力下保壓至少30min，

4氣密性符合要求合格

壓力衰減不超過20kPa

5噪聲噪聲應(yīng)不大于80dB（A）符合要求合格

控制系統(tǒng)應(yīng)采用實時控制技術(shù)，支

6持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，預(yù)留具備遠(yuǎn)程監(jiān)符合要求合格

管、在線管理和機器聯(lián)網(wǎng)等功能

控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對整套工藝過程的

控制，設(shè)備運行情況可全面監(jiān)控，

7符合要求合格

人機界面、狀態(tài)顯示和任務(wù)操作通

控制系統(tǒng)

過觸摸屏或上位機系統(tǒng)完成

設(shè)備應(yīng)具有流量、純度、壓力、露

8點等超限報警監(jiān)視及必要的連鎖保符合要求合格

護(hù)功能

設(shè)備應(yīng)具有不合格氧氣自動排放功

9符合要求合格

能

10接地電阻應(yīng)不大于0.1Ω符合要求合格

11絕緣電阻應(yīng)不小于1MΩ符合要求合格

電氣安全

警示標(biāo)志應(yīng)符合GB/T5226.1—2019

12符合要求合格

中16.2的要求

注：以產(chǎn)量20Nm3/hPSA變壓吸附高純制氧機為例。

四、標(biāo)準(zhǔn)制定的基本原則

按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文

件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》要求進(jìn)行編寫。

五、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容包含：1、工作條件；2、一般要求；3、外

觀；4、單位制氧電耗；5、啟動時間；6、空氧比；7、氣密性；8、

噪聲；9、控制系統(tǒng)；10、電氣安全。

5.1工作條件

制氧機運行環(huán)境應(yīng)符合下列要求：

a)環(huán)境溫度：2℃～40℃；

5

b)相對濕度：≤80%；

c)大氣壓力：80kPa～106kPa；

d)通風(fēng)良好，周圍空氣應(yīng)干凈、無油霧，無腐蝕性氣體等。

冷卻水應(yīng)符合下列要求：

a)進(jìn)水溫度：≤32℃；

b)進(jìn)水壓力：0.2MPa～0.5MPa；

c)冷卻水量：滿足整套設(shè)備單位時間內(nèi)所需的冷卻水量；

d)PH值：7～8；

e)懸浮物含量：≤100mg/L。

電源應(yīng)符合下列要求：

a)單相：220V±22V，50Hz±1Hz；

b)三相：380V±38V，50Hz±1Hz。

5.2一般要求

壓力容器應(yīng)符合GB150和《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)的規(guī)定。

壓力管道應(yīng)符合《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程—工業(yè)管道》有

關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)規(guī)定。安裝應(yīng)符合TSGD2001《壓力管道元件制造許可

規(guī)則》有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)規(guī)定。

配套用換熱器、冷凍干燥機、儀器、儀表、閥門等應(yīng)符合相應(yīng)

標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)文件的規(guī)定。

5.3外觀

外露部件要求無毛刺、飛邊等缺陷。

連接件要求緊固、可靠并符合相關(guān)的規(guī)定。

應(yīng)噴刷高溫防銹漆，顏色應(yīng)和協(xié)調(diào)統(tǒng)一、光滑、明亮，不允許

有脫皮、流痕、落漆等現(xiàn)象。

6

各金屬管路焊縫和焊點表面應(yīng)均勻完整，不得有明顯的疤痕、

夾渣及飛濺物等缺陷。

5.4性能

5.4.1單位制氧電耗

單位制氧電耗應(yīng)不大于1.8kW?h/Nm3。

5.4.2啟動時間

啟動時間應(yīng)不大于40min。

5.4.3空氧比

空氧比不大于13.5：1。

5.4.4氣密性

在額定工作壓力下保壓至少30min，壓力衰減不超過20kPa。

5.4.5噪聲

噪聲應(yīng)不大于80dB（A）。

5.5控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)應(yīng)采用實時控制技術(shù)，支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，預(yù)留具備遠(yuǎn)

程監(jiān)管、在線管理和機器聯(lián)網(wǎng)等功能。

控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對整套工藝過程的控制，設(shè)備運行情況可全面

監(jiān)控，人機界面、狀態(tài)顯示和任務(wù)操作通過觸摸屏或上位機系統(tǒng)完

成。

設(shè)備應(yīng)具有流量、純度、壓力、露點等超限報警監(jiān)視及必要的

連鎖保護(hù)功能。

設(shè)備應(yīng)具有不合格氧氣自動排放功能。

5.6電氣安全

5.6.1接地電阻

接地電阻應(yīng)不大于0.1Ω。

7

5.6.2絕緣電阻

絕緣電阻應(yīng)不小于1MΩ。

5.6.3警示標(biāo)志

應(yīng)符合GB/T5226.1—2019中16.2的要求。

6試驗方法

6.1外觀

采用目測法檢查。

6.2性能

6.2.1單位制氧電耗

按JB/T6427—2015的規(guī)定進(jìn)行。

6.2.2啟動時間

使用計時器測量從設(shè)備開機到產(chǎn)品氣達(dá)到要求的純度與產(chǎn)量所需

的時間。

6.2.3空氧比

按JB/T6427—2015中6.4.1的規(guī)定測量壓縮空氣流量與氧氣流量，

計算壓縮空氣流量與氧氣流量的比值。

6.2.4氣密性

采用壓縮空氣，使設(shè)備壓力緩慢上升，達(dá)到額定工作壓力后，保

壓30min，記錄壓力衰減值。

6.2.5噪聲

按JB/T6427—2015中6.4.5的規(guī)定進(jìn)行檢測。

6.3控制系統(tǒng)

開機驗證。

6.4電氣安全

6.4.1接地電阻

按GB/T5226.1—2019中18.2.2的規(guī)定對接地電阻進(jìn)行檢測。

6.4.2絕緣電阻

按GB/T5226.1—2019中18.3的規(guī)定對絕緣電阻進(jìn)行檢測。

6.4.3警示標(biāo)志

目測檢測。

六、與有關(guān)法律法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

8

遵守和符合相關(guān)法律法規(guī)和強制性標(biāo)準(zhǔn)要求。規(guī)范性引用文件

包括：

GB150.1～150.4壓力容器