主要設備工作原理

變壓吸附空分制氮(簡稱P.S.A制氮) 是一種先進的氣體分離技術，以優質進口碳分子篩（CMS）為吸附劑，采用常溫下變壓吸附原理（PSA）分離空氣制取高純度的氮氣。

氧、氮兩種氣體分子在分子篩表麵上的擴散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴散速率較快，較多的進入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子（N2）擴散速率較慢，進入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異，導致短時間內氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。

碳分子篩對氧和氮在不同壓力下某一時間內吸附量的變化差異曲線：

一段時間後，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程為再生。根據再生壓力的不同，可分為真空再生和常壓再生。常壓再生利於分子篩的徹底再生，易於獲得高純度氣體。

變壓吸附制氮機（簡稱PSA制氮機）是按變壓吸附技術設計、制造的氮氣發生設備。通常使用兩吸附塔並聯，由全自動控制系統按特定可編程序嚴格控制時序，交替進行加壓吸附和解壓再生，完成氮氧分離，獲得所需高純度的氮氣。

碳分子篩（CMS）的動態吸附量和分離系數的性能優劣決定瞭制氮機的好壞。

第三章 設備 特 點

PSA制氮機特點

◆安裝方便：

設備結構緊湊、整體撬裝，占地小無需基建投資，投資少；

◆比其它供氮方式更經濟

PSA工藝是一種簡便的制氮方法，以空氣為原料，能耗僅為空壓機所消耗的電能，具有運行成本低、能耗低、效率高等優點。

◆機電機表一體化設計實現自動化運行

進口PLC控制全自動運行。氮氣流量壓力純度可調並連續顯示，可設定壓力、流量、純度報警並實現遠程自動控制和檢測計量，實現真正無人操作。先進的控制系統使操作變得更加簡單，從而保證瞭氣體純度、流量的穩定。

◆高品質元器件是運行穩定可靠的保證

氣動閥門、電磁先導閥門等關鍵部件采用進口配置，運行可靠，切換速度快，使用壽命達百萬次以上，故障率低，維修方便，維護費用低。

◆氧含量連續顯示、超限自動報警系統：

在線監控氮氣純度，確保所需氮氣純度穩定。

◆優質碳分子篩：

具有吸附容量大，抗壓性能高，使用壽命長。正常操作使用壽命可達8～10年。

◆先進的裝填技術保證設備的使用壽命

碳分子篩采用“暴風雪”法裝填，使分子篩分佈均勻無死角，且不易粉化；吸附塔采用多級分流佈氣裝置和分子篩自動壓緊裝置。保證碳分子篩吸附性能和壓緊狀態，有效延長碳分子篩使用壽命。

◆壓差指示、集中排污：

每級過濾器都帶有壓差指示，集中自動排污系統。 

◆理想的純度選擇范圍：

氮氣純度調節方便,可根據用戶的需求在95%-99.9%之間任意調節，加上獨特的純化技術在後級串接氮氣純化器，可制得99.9995%的高純氮氣。

◆系統獨特的循環切換工藝：

降低瞭閥門的磨損，延長瞭設備的使用壽命和降低瞭維護費用。

◆免費調試，終身維護：

雄厚的技術實力和優質的售後服務，提供連續的技術支持，使用戶使用無後顧之憂。

氮氣純化特點

◇加氫系統：

當氮氣用量波動變化時，根據氮氣流量、氧含量控制氫氣加入量使高純氣體藝參數穩定。

◇多級乾燥流程：

通過冷卻、冷凍乾燥除去大量水分，降低分子篩吸附負載，有效延長分子篩壽命。

◇多種切換方式：

設置手動、自動多種切換方式，滿足不同用氣場合。

◇預熱除氧系統：

除氧器裝有預熱系統，保證冬季寒冷氣溫下啟動設備。

◇分子篩、PLC控制器、閥門：

關鍵部件全部采用優質先進的進口件，保證長期連續運行無故障。

◇脫氧催化劑：

效率高吸附容量大，設備運行成本低。尤其適合於將純度為99％～99.9％原料氮氣除氧凈化至99.9995％以上。輸出氮氣純度可以始終穩定地保持在99.9995％以上，不受氮氣用量波動變化影響。熱交換系統能保證除氧器始終在平穩、節能狀態下工作。

◇系統安全可靠：

設有多項聯鎖控制功能，使用戶及時發現並解決問題，保護產品氣質量。

氨分解特點

☆設備投資少：

工藝成熟、簡單，流程短，價格低廉；用於提取純氫仍有很高的經濟性；

☆運行成本低：

液氨原料便宜，能耗低、效率高，是氮氫混合保護氣氛最經濟的來源；

☆性能可靠、使用壽命長：

優質催化劑、耐熱不銹鋼內膽，鎳鉻合金電熱元件和不銹鋼閥門使整套系統保證瞭使用壽命。

☆安裝簡單：

撬裝式結構，體積小，結構緊湊，無須基建，連接好水、電及進出氣管就可投入正常生產。

☆使用維護方便：

通過自動溫控機控溫，閥門調節流量，無需特別訓練的操作人員，即可得到連續、穩定的氣量。

☆安全性高：

分解壓力低，真正的無氧制氫和無氧環境，保證瞭系統安全性。

☆調節性能好：

在額定產氣范圍內可隨意調節，以適應不同的用氣要求。

第四章 系統 流 程 說 明

一、壓縮空氣系統.壓縮空氣凈化裝置、變壓吸附制氮裝置、等設備組成。

壓縮空氣系統由螺桿式壓縮機和空氣緩沖罐組成，提供變壓吸附制氮裝置所需的氣源。該系統提供穩定的輸出壓力和足夠的氣量。空壓機選用運轉可靠，維護簡單，低噪音，無基礎運轉的螺桿式空壓機。空氣緩沖罐主要是作為氣源的緩沖器，起穩定和儲存作用，此外還可以收集和排除進入壓縮空氣源的大部分油水冷凝液。緩沖罐裝有壓力表，安全閥，排污口。

空壓機的排氣能力稍大於制氮機額定產量下的空氣耗量，由於其啟停受到排氣壓力控制，當排氣量大於耗氣量時，排出壓力上升，空壓機卸載；反之則空壓機加載。通過如此循環啟停，使空壓機排氣量適合制氮機耗氣量要求，並適應生產線在變工況時（低於額定產量）的運行需要。

二、空氣凈化系統

從緩沖罐出來的壓縮空氣首先進入C級過濾器實現粗過濾，然後進入冷凍式乾燥機，將壓縮空氣強制降溫，使空氣中的水蒸汽冷凝，凝結成的液態水夾帶塵、油排出機外。冷乾機最好放置於壓縮機房。工藝流程采用冷凍乾燥機除油水，基於三點原因：

1、後級T級送氣管路過濾器進氣口最大液體負載：2000ppm w/w露點＜－12℃，不采用冷凍乾燥機，T級送氣管路過濾器易失效；

2、冬季室外氣溫較低，壓縮空氣溫度降低後析出水分，堵塞管路系統，管路系統需傾斜並作排液；

3、管路系統析出水份後易腐蝕生銹。

冷乾燥機的後精密度過濾器組，精密過濾器組由二級過濾器組成。分別是T級主管路過濾器與A級高效除油霧過濾器。T級主管路過濾器精密度為1um，濾除1um和更大的固態與液態顆粒，殘留油份含量1ppm w/w。A級高效除油霧過濾器過濾精度0.01um濾除0.01um和更大的固態與液態顆粒，99.999+%油霧；殘留油份含量0.001ppm w/w。壓縮空氣品質達到ISO8573.1質量等級１級。

4、活性碳吸附過濾器

為瞭避免T級過濾後的微量油進入變壓吸附的碳分子篩中，固加一隻活性碳吸附過濾器，確保進入制氮機的空氣更加潔凈。

三、變壓吸附制氮系統

PSA碳分子篩制氮裝置中有兩個裝滿碳分子篩的吸附塔，潔凈、乾燥的壓縮空氣進入變壓吸附制氮裝置，流經裝填有碳分子篩的吸附塔。壓縮空氣由下至上流經吸附塔，利用分子篩在不同壓力下對氮和氧等的吸附力不同，氧氣、水、二氧化碳等組份在碳分子篩表麵吸附，未被吸附的氮氣在出口處被收集成為產品氣，由吸附塔上端流出，進入緩沖罐。經一段時間後，吸附塔中被碳分子篩吸附的氧達到飽和，需進行再生。

再生是通過停止吸附步驟，降低吸附塔的壓力來實現的。已完成吸附的吸附塔短期均壓後開始降壓，脫除已吸附的氧氣、水、二氧化碳等組份，完成再生過程。

兩個吸附塔交替進行吸附和再生，從而產生流量和純度穩定的產品氮氣。兩隻吸附器的切換由PLC控制的程控閥自動完成。一臺變壓吸附制氮裝置的性能優劣取決於吸附器、碳分子篩、工藝流程、設備結構以及電磁氣動閥等部件的性能。我公司生產的變壓吸附制氮裝置選用日本三菱公司生產的PLC可編程序控制器，選用進口碳分子篩、德國寶得公司生產的電磁氣動閥。

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