变压吸附制氮机选型

发布日期： 2016-12-07

变压吸附制氮机（Pressure Swing Adsorption，简称PSA制氮机）是一种采用碳分子筛作为吸附剂的先进气体分离技术，它在现场供气方面具有不可替代的地位，普遍应用于各行各业，在现有几百家制氮企业当中，客户该如何选用一台性能完好的制氮机，是许多客户面临的难题，对于一台制氮机的选型涉及问题较多，但只要我们仔细分析、比较、把握重点，就可以得到满意结果。

PSA制氮机选型

制氮机在确定具体型号规格前（即氮气流量、氮气纯度、出口压力、露点），应着重对制氮机的性能和特点作全面的比较分析，同时要针对自己现有环境条件，作出正确的选择。下面是小编整理的制氮机选型的几个要点：

第一、从以下几个方面对制氮机进行比较和分析：
a) 整套系统设计的合理性；
b) 碳分子筛装填技术及压紧方式；
c) 控制阀门的使用寿命；
d) 研究开发，制造经验、用户业绩；

第二、影响制氮机成本的因素：
1) 整套系统一次性投资；
2) 分子筛使用寿命；
3) 使用过程中所需的配件寿命及费用；
4) 操作维护、保养费用及电、水、压缩空气耗用量；

第三、影响制氮机稳定性因素：
制氮机是涉及机、电、仪表集一体高科技术产品，在长期使用中设备的稳定尤其重要。我们从制氮机的组成不难看出，影响稳定性有以下两点：
1、控制阀门：

对于变压吸附制氮机来讲，阀门必须具有以下几点性能：
材质性能好，不漏气；
在接受控制信号的0.02秒内完成开或关动作；
能承受频繁的开、关，保证足够长的使用寿命；

阀门故障根源正常的使用情况下，每只程控阀门在每一个周期（120秒左右）必须开关一次，按制氮机每年300个工作日计算，每天24小时连续动行，吸附与解吸周期为4分钟计，那么每只阀门每年需要开、关20多万次。而只要其中一只阀门出现故障都会影响整台设备正常。所以阀门连续使用寿命是制氮机稳定可靠的重要一环节。

2、碳分子筛是变压附制氮机核心：
2.1、碳分子筛性能指标：
a.硬度
b.产氮量（Nm3/T-h）
c.回收率（N2/Air）%
d.填装密度
以上指标碳分子筛生产厂家均已在出厂时注明，但只能作为参考数据，如何使碳分子筛发挥较大效能，这跟每个制氮厂家的工艺流程以及吸附塔高径比有着直接的关系，同时保证分子筛的使用寿命就很有讲究：

2.2、碳分子筛装填技术：
碳分子筛装入吸附塔时必须具备专门的填装技术，否则极易粉化并导致失效，从工艺流程我们可以发现，当压缩空气高速从吸附塔底部进入时，如果没有特殊的气体分布器，分子筛受到气流的强力冲击、摩擦，容易造成分子筛的粉化。另外分子筛填入吸附塔内是不可能紧密，在使用一段时间后，分子筛之间的空隙在减小，慢慢下沉，如果没有分子筛自动填补装置和压紧装置，吸附塔上部就会出现明显空间。当压缩空气进入吸附塔下部时，分子筛就会在气流的冲击作用力下，在短时间内发生快速的位移，导致分子筛互相碰撞、摩擦并与吸附塔壁发生撞击，这样就容易使分子筛粉化失效。

2.3、空气中油、水对分子筛的影响：
由于空气含一定水和油蒸汽，经过压缩机后，如果不经严格空气净化处理，油蒸汽容易被碳分子筛所吸附，并难以脱附，填塞分子筛孔径，导致分子筛“中毒”失效。所以在压缩空气进入吸附塔前设置严格空气净化装置，是保证分子筛使用寿命必不可少的一环。水对分子筛来讲虽然不是致命的，但会使分子筛吸附“负荷”增加，即影响其吸附O2、CO2之能力，因此压缩空气干燥除水，是提高分子筛吸附能力和稳定不可忽视的问题。

3、方案剖析
整套制氮装置包含以下几部分：空压机、空气净化装置、空气储罐、氧氮分离系统、氮气储罐。
3.1空压机
空压机是提供气源的主要部分，经过压缩的空气首先通入压缩空气净化组件除水、除油后进入空气净化组件
3.2空气净化装置
空气净化组件由高效过滤器、冷冻干燥机、精过滤器、超精过滤器、催化剂除油器等组成，压缩空气进入管道过滤器除去＞1μm的微粒及大部分的水，保障冷冻干燥机和后级过滤器的正常使用，经冷冻干燥机使之强制冷却到5℃左右，使空气中的水汽凝结成水，通过分水过滤器分离并过滤后，由排污阀排出，使压缩空气露点达到-10℃，经精过滤器过滤＞0.01μm的微粒及油水，再进入超精过滤器过滤油、水;过滤精度＞0.001μm,经除油器中的活性碳吸附残余的微量的油雾，得到洁净的压缩空气通过管道进入氮氧分离系统,保证分子使用长寿。
3.3空气储气罐组件
空气储气罐其作用是保证系统的平稳用气，降低气流脉动，起缓冲作用，从而减小系统压力波动，使压缩空气平稳地通过压缩空气净化系统，以便充分除去油水杂质，减轻后续PSA氧氮分离装置的负荷。同时，在氧氮分离系统进行周期工作切换时，也为氧氮分离系统提供短时间内迅速升压所需的大量压缩空气，从而使吸附塔内的吸附压力很快上升到工作压力，保证了设备稳定运行。
3.4氧氮分离系统
氧氮分离系统是制氮机的核心部分，由两只吸附塔、压缩装置、程控阀、等部件组成，我院采用高品质的进口阀门，无泄漏使用寿命长达300万次以上，为整套装置提供了可靠的性能保障。
3.5氮气缓冲罐
氮气缓冲罐主要是由缓冲罐、粉尘过滤器、流量计、调压阀、节流阀等组成，以用户现场提供稳定的氮气源。
总结：通过以上的方案剖析，我们可以对制氮机结构及组成有了一定的认识和理解，但对于不同的环境工况以及不同的工艺使用条件，设备在配置会有一定的选择性。

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