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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面上的擴散速率不同,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:


一段時間后,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。常壓再生利于分子篩的徹底再生,易于獲得高純度氣體。

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。通常使用兩吸附塔并聯,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了制氮機的好壞。

(自動轉換)

碳脫氧

來自變壓吸附的普氮,(碳脫氧)(氧和碳燃燒反應成水氣和一氧化碳和二氧化碳,一部分被冷凍干燥冷凝,另一部分與二氧化碳等雜質被干燥器中的吸附劑脫除,塵埃由過濾器去除)。

該除氧工藝能耗低、機構緊湊,性能可靠,其成本低于其它方法獲得高純氮,并且催化劑無需再生。干燥劑吸附周期長,可以再生循環使用。

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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。

◆機電儀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并連續顯示,可設定壓力、流量、純度報警并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,從而保證了氣體純度、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,使分子篩分布均勻無死角,且不易粉化;吸附塔采用多級分流布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后級串接氮氣純化器,可制得99.9995%的高純氮氣。

◆系統獨特的循環切換工藝:

降低了閥門的磨損,延長了設備的使用壽命和降低了維護費用。

◆免費調試,終身維護:

雄厚的技術實力和優質的售后服務,提供連續的技術支持,使用戶使用無后顧之憂。


氮氣純化特點

◇碳脫氧

當氮氣用量波動變化時,根據氮氣流量使高純氣體參數穩定。.氧和碳燃燒反應成水氣和一氧化碳和二氧化碳,一部分被冷凍干燥冷凝,另一部分與二氧化碳等雜質被干燥器中的吸附劑脫除一部分,(注明:在一般工件工藝上一氧化碳和二氧化碳,沒有影響,只有食品包裝行業不能使用)塵埃由過濾器去除。


◇多級干燥流程:

通過冷卻、冷凍干燥除去大量水分,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:2種(1.鈀脫氧劑)。(2.碳脫氧劑)

效率高吸附容量大,設備運行成本低。尤其適合于將純度為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99.999%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,使用戶及時發現并解決問題,保護產品氣質量。

☆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。

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、壓縮空氣凈化裝置、變壓吸附制氮裝置、(碳脫氧)氮氣純化裝置、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??諌簷C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??諝饩彌_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于制氮機額定產量下的空氣耗量,由于其啟停受到排氣壓力控制,當排氣量大于耗氣量時,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,并適應生產線在變工況時(低于額定產量)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,然后進入冷凍式干燥機,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。冷干機最好放置于壓縮機房。工藝流程采用冷凍干燥機除油水,基于三點原因:

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

2、冬季室外氣溫較低,壓縮空氣溫度降低后析出水分,堵塞管路系統,管路系統需傾斜并作排液;

3、管路系統析出水份后易腐蝕生銹。

冷干燥機的后精密度過濾器組,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

為了避免T級過濾后的微量油進入變壓吸附的碳分子篩中,固加一只活性碳吸附過濾器,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、干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面吸附,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。經一段時間后,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后開始降壓,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。兩只吸附器的切換由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于吸附器、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(碳脫氧)

我公司在氮氣純化方面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,通過裝填有碳脫氧劑的除氧器,粗氮中的微氧在300-350℃溫下與過量的碳與氧燃燒反應生成水。除氧后的氮氣經水冷卻器再進入冷凍干燥機冷凝除液后進入吸附干燥器,干燥器內裝有分子篩,水分及二氧化碳等雜質被干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-60℃--65℃以上,氮氣中殘氧量可小于3ppm。

氮氣純化裝置中有兩個裝滿分子篩的干燥吸附塔,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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