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  • PSA变压吸附制氮原理及工艺流程

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    变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂,利用加压吸附,降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气,从而分离出氮气的自动化设备。碳分子筛是一种以煤为主要原料,经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的,表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂,呈黑色,碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现O2、N2的动力学分离。这样的孔径分布可使不同的气体以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中,而不会排斥混合气(空气)中的任何一种气体。碳分子筛对O2、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别,O2分子的动力学直径较小,因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率,N2分子的动力学直径较大,因而扩散速率较慢。压缩空气中的水和CO2的扩散同氧相差不大,而氩扩散较慢。最终从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。

    依据碳分子筛对O2、N2的吸附特性,吸附压力的增加,可使O2、N2的吸附量同时增大,且O2的吸附量增加幅度要大一些。变压吸附周期短,O2、N2的吸附量远没有达到平衡(最大值),所以O2、N2扩散速率的差别使O2的吸附量在短时间内大大超过N2的吸附量。

    变压吸附制氮正是利用碳分子筛的选择吸附特性,采用加压吸附,减压解吸的循环周期,使压缩空气交替进入吸附塔(也可以单塔完成)来实现空气分离,从而连续产出高纯度的产品氮气。

    PSA制氮设备组成:

    PSA制氮设备由压缩空气源、空气净化系统、PSA制氮装置组成。
    1、压缩空气源
    1)空气万博manbetx平台网址
    压缩空气源选用螺杆式空气万博manbetx平台网址,其具有以下优点:
    1)运转平稳可靠,噪声小;
    2)排气温度低,出气洁净;
    3)操作容易,维修方便;
    4)结构紧凑,占地面积小。
    2.空气净化系统
    空气净化系统由C级过滤器、;冷冻式干燥器、T级过滤器、A级过滤器、活性炭过滤器及空气缓冲罐组成。
    A.C级过滤器:可过滤3v或更大的固态粒子。过滤器带有压差指示器,指示更换滤芯的最佳时间,提高过滤器的利用率,减少压降。还带有自动排污装置,可靠地排出积聚的杂物。
    B.T级过滤器:经过初级过滤的压缩空气进入T级主管路过滤器,过滤精度达1v,除去100%水分。
    C.冷冻式干燥器:压缩空气经过C、T级过滤器进行油水分离后,进入干燥器进一步除水、干燥。
    D.A级过滤器:经过深度除水后的压缩空气进入A级过滤器,过滤精度达0.1v,除去99%油分。
    E.活性炭过滤器:对经过压缩的空气进行活性碳吸附除油。进一步保证进入吸附塔的压缩空气品质符合要求。
    F.空气储罐:空气储罐除保证系统用气平稳外,还可降低压缩空气的温度,使压缩空气中水、油等杂质随压缩空气温度的降低而分离出来,有利于延长后处理设备寿命,同时提manbetx官网下载缩空气的品质。
    3.PSA制氮装置
    PSA碳分子筛制氮装置主要由吸附塔、气动及控制系统、电气控制等组成。
    A.碳分子筛:PSA制氮装置的核心是碳分子筛,其性能的好坏和发挥直接影响设备的各项技术指标。
    B.吸附塔:装填分子筛容器是吸附塔,立式结构吸附塔下部进气有利空气均匀分流分布,符合碳分子筛纯度、产气量及压力曲线的变化规律,符合空气动力学原理,是空分行业公认设计方案。
    吸附塔的压紧装置采用优质耐用椰垫,使分子筛免受冲击和粉化,确保碳分子筛使用十年以上。
    C.气动及控制系统:制氮主机的控制采用三级控制,既PLC控制先导电磁阀,先导电磁阀控制气动阀,气动阀控制整个吸附流程。
    D.氮气缓冲罐:收集由吸附塔产出的氮气,在吸附塔交替工作时起稳压作用,为用气工作面提供连续稳定的成品氮气。
    E.氮分仪及流量计:连续监控制氮装置的氮气纯度及产气量。其中选用了可在线监控的氮气分析仪,保证了氮气安全输送。
    4.电控系统
    是PSA制氮装置的大脑,控制整个制氮装置的运行,能够显示氮气瞬时流量、累计流量和氮气纯度。如用户需要可携带通讯模块将采集的氮气流量、压力、纯度信号,通过通讯接口输出到用户计算机上。