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。
加氫除氧
來自變壓吸附的普氮，通過裝填有高效鈀脫氧催化劑的除氧器，粗氮中的氧氣在常溫下與過量的氫氣反應生成水，一部分被冷凍乾燥冷凝，另一部分與二氧化碳等雜質被乾燥器中的吸附劑脫除，塵埃由過濾器去除。用該法純化後氮氣中含有過量氫氣，適用於成品氣對氫氣要求不高場合，如工藝過程需加氫的還原處理等。
該除氧工藝能耗低、機構緊湊，性能可靠，其成本低於其它方法獲得高純氮，並且催化劑無需再生。乾燥劑吸附周期長，可以再生循環使用。
氨分解氣體發生裝置以液氨為原料，經汽化後將氨氣加熱到一定溫度，在催化劑作用下，氨發生分解成氫氮混合氣體，氨分解的化學方程式如下：
2NH3==3H2+N2-22080卡
即在標準狀況下，1千摩爾氨完全分解可產生氫氮混合氣體44.8Nm3，並吸收熱量11040千卡。也就是1kg液氨完全分解能產生2.64Nm3氫氮混合氣體，根據化學方程式，分解氣體由75%H2,和25%N2組成。
氨分解制氫裝置是根據氨氣發生分解反應的基本原理進行精心設計制作的組合裝置。
氨分解在工業裝置條件下不可能100%完全分解，存在微量的殘餘氨，工業液氨中含有少量的水，配套使用氣體純化器，可脫除混合氣中的殘餘氨和水分，獲得滿意的保護氣體，滿足工業生產的需要（如對雜質氧有較高要求，還可在純化器中增加除氧器）。
以該產品氣的混合氣氛直接作還原保護氣氛，是需要氫氣作保護氣氛場合最經濟的方法。該產品也可作為富氫原料氣，提取純氫，是一種經濟的制氫方法。
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
本套保護氣站系統是由壓縮空氣裝置（用戶自有）、壓縮空氣凈化裝置、變壓吸附制氮裝置、氮氣純化裝置、氨分解制氫裝置、氣體純化裝置、加氫裝置、氫氮配比裝置等設備組成。
一、壓縮空氣系統
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。
四、氮氣純化系統
我公司在氮氣純化方麵有多種方案可供客戶選擇，現針對貴公司的氮氣指標要求，我公司可通過如下方案來滿足貴公司的要求。
來自PSA制氮裝置的普氮，通過裝填有鈀觸媒催化劑的除氧器，粗氮中的氧氣在常溫下與過量的氫氣反應生成水。除氧後的氮氣經水冷卻器再進入冷凍乾燥機冷凝除液後進入吸附乾燥器，乾燥器內裝有分子篩，水分及二氧化碳等雜質被乾燥器中的吸附劑脫除，塵埃由過濾器去除。氮氣中的水份被深度吸附，露點可達到－65℃以上，氮氣中殘氧量可小於3ppm。
氮氣純化裝置中有兩個裝滿分子篩的乾燥吸附塔，一個在吸附的同時，另一個再生。通過定時吸附與再生的循環過程保證系統穩定連續的運行。
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