變壓吸附制氮機(jī)選型

發(fā)布日期： 2016-12-07

變壓吸附制氮機(jī)（Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA制氮機(jī)）是一種采用碳分子篩作為吸附劑的先進(jìn)氣體分離技術(shù)，它在現(xiàn)場供氣方面具有不可替代的地位，普遍應(yīng)用于各行各業(yè)，在現(xiàn)有幾百家制氮企業(yè)當(dāng)中，客戶該如何選用一臺(tái)性能完好的制氮機(jī)，是許多客戶面臨的難題，對(duì)于一臺(tái)制氮機(jī)的選型涉及問題較多，但只要我們仔細(xì) 分析、比較、把握重點(diǎn)，就可以得到滿意結(jié)果。

PSA制氮機(jī)選型

制氮機(jī)在確定具體型號(hào)規(guī)格前（即氮?dú)饬髁?、氮?dú)饧兌?、出口壓力、露點(diǎn)），應(yīng)著重對(duì)制氮機(jī)的性能和特點(diǎn)作全面的比較分析，同時(shí)要針對(duì)自己現(xiàn)有環(huán)境條件，作出正確的選擇。下面是小編整理的制氮機(jī)選型的幾個(gè)要點(diǎn)：

第一、從以下幾個(gè)方面對(duì)制氮機(jī)進(jìn)行比較和分析：
a) 整套系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性；
b) 碳分子篩裝填技術(shù)及壓緊方式；
c) 控制閥門的使用壽命；
d) 研究開發(fā)，制造經(jīng)驗(yàn)、用戶業(yè)績；

第二、影響制氮機(jī)成本的因素：
1) 整套系統(tǒng)一次性投資；
2) 分子篩使用壽命；
3) 使用過程中所需的配件壽命及費(fèi)用；
4) 操作維護(hù)、保養(yǎng)費(fèi)用及電、水、壓縮空氣耗用量；

第三、影響制氮機(jī)穩(wěn)定性因素：
制氮機(jī)是涉及機(jī)、電、儀表集一體高科技術(shù)產(chǎn)品，在長期使用中設(shè)備的穩(wěn)定尤其重要。我們從制氮機(jī)的組成不難看出，影響穩(wěn)定性有以下兩點(diǎn)：
1、控制閥門：

對(duì)于變壓吸附制氮機(jī)來講，閥門必須具有以下幾點(diǎn)性能：
材質(zhì)性能好，不漏氣；
在接受控制信號(hào)的0.02秒內(nèi)完成開或關(guān)動(dòng)作；
能承受頻繁的開、關(guān)，保證足夠長的使用壽命；

閥門故障根源正常的使用情況下，每只程控閥門在每一個(gè)周期（120秒左右）必須開關(guān)一次，按制氮機(jī)每年300個(gè)工作日計(jì)算，每天24小時(shí)連續(xù)動(dòng)行，吸附與解吸周期為4分鐘計(jì)，那么每只閥門每年需要開、關(guān)20多萬次。而只要其中一只閥門出現(xiàn)故障都會(huì)影響整臺(tái)設(shè)備正常。所以閥門連續(xù)使用壽命是制氮機(jī)穩(wěn)定可靠的重要一環(huán)節(jié)。

2、碳分子篩是變壓附制氮機(jī)核心：
2.1、碳分子篩性能指標(biāo)：
a.硬度
b.產(chǎn)氮量（Nm3/T-h）
c.回收率（N2/Air）%
d.填裝密度
以上指標(biāo)碳分子篩生產(chǎn)廠家均已在出廠時(shí)注明，但只能作為參考數(shù)據(jù)，如何使碳分子篩發(fā)揮較大效能，這跟每個(gè)制氮廠家的工藝流程以及吸附塔高徑比有著直接的關(guān)系，同時(shí)保證分子篩的使用壽命就很有講究：

2.2、碳分子篩裝填技術(shù)：
碳分子篩裝入吸附塔時(shí)必須具備專門的填裝技術(shù)，否則極易粉化并導(dǎo)致失效，從工藝流程我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓縮空氣高速從吸附塔底部進(jìn)入時(shí)，如果沒有特殊的氣體分布器，分子篩受到氣流的強(qiáng)力沖擊、摩擦，容易造成分子篩的粉化。另外分子篩填入吸附塔內(nèi)是不可能緊密，在使用一段時(shí)間后，分子篩之間的空隙在減小，慢慢下沉，如果沒有分子篩自動(dòng)填補(bǔ)裝置和壓緊裝置，吸附塔上部就會(huì)出現(xiàn)明顯空間。當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入吸附塔下部時(shí)，分子篩就會(huì)在氣流的沖擊作用力下，在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生快速的位移，導(dǎo)致分子篩互相碰撞、摩擦并與吸附塔壁發(fā)生撞擊，這樣就容易使分子篩粉化失效。

2.3、空氣中油、水對(duì)分子篩的影響：
由于空氣含一定水和油蒸汽，經(jīng)過壓縮機(jī)后，如果不經(jīng)嚴(yán)格空氣凈化處理，油蒸汽容易被碳分子篩所吸附，并難以脫附，填塞分子篩孔徑，導(dǎo)致分子篩“中毒”失效。所以在壓縮空氣進(jìn)入吸附塔前設(shè)置嚴(yán)格空氣凈化裝置，是保證分子篩使用壽命必不可少的一環(huán)。水對(duì)分子篩來講雖然不是致命的，但會(huì)使分子篩吸附“負(fù)荷”增加，即影響其吸附O2、CO2之能力，因此壓縮空氣干燥除水，是提高分子篩吸附能力和穩(wěn)定不可忽視的問題。

3、方案剖析
整套制氮裝置包含以下幾部分：空壓機(jī)、空氣凈化裝置、空氣儲(chǔ)罐、氧氮分離系統(tǒng)、氮?dú)鈨?chǔ)罐。
3.1空壓機(jī)
空壓機(jī)是提供氣源的主要部分，經(jīng)過壓縮的空氣首先通入壓縮空氣凈化組件除水、除油后進(jìn)入空氣凈化組件
3.2空氣凈化裝置
空氣凈化組件由高效過濾器、冷凍干燥機(jī)、精過濾器、超精過濾器、催化劑除油器等組成，壓縮空氣進(jìn)入管道過濾器除去＞1μm的微粒及大部分的水，保障冷凍干燥機(jī)和后級(jí)過濾器的正常使用，經(jīng)冷凍干燥機(jī)使之強(qiáng)制冷卻到5℃左右，使空氣中的水汽凝結(jié)成水，通過分水過濾器分離并過濾后，由排污閥排出，使壓縮空氣露點(diǎn)達(dá)到-10℃，經(jīng)精過濾器過濾＞0.01μm的微粒及油水，再進(jìn)入超精過濾器過濾油、水;過濾精度＞0.001μm,經(jīng)除油器中的活性碳吸附殘余的微量的油霧，得到潔凈的壓縮空氣通過管道進(jìn)入氮氧分離系統(tǒng),保證分子使用長壽。
3.3空氣儲(chǔ)氣罐組件
空氣儲(chǔ)氣罐其作用是保證系統(tǒng)的平穩(wěn)用氣，降低氣流脈動(dòng)，起緩沖作用，從而減小系統(tǒng)壓力波動(dòng)，使壓縮空氣平穩(wěn)地通過壓縮空氣凈化系統(tǒng)，以便充分除去油水雜質(zhì)，減輕后續(xù)PSA氧氮分離裝置的負(fù)荷。同時(shí)，在氧氮分離系統(tǒng)進(jìn)行周期工作切換時(shí)，也為氧氮分離系統(tǒng)提供短時(shí)間內(nèi)迅速升壓所需的大量壓縮空氣，從而使吸附塔內(nèi)的吸附壓力很快上升到工作壓力，保證了設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。
3.4氧氮分離系統(tǒng)
氧氮分離系統(tǒng)是制氮機(jī)的核心部分，由兩只吸附塔、壓縮裝置、程控閥、等部件組成，我院采用高品質(zhì)的進(jìn)口閥門，無泄漏使用壽命長達(dá)300萬次以上，為整套裝置提供了可靠的性能保障。
3.5氮?dú)饩彌_罐
氮?dú)饩彌_罐主要是由緩沖罐、粉塵過濾器、流量計(jì)、調(diào)壓閥、節(jié)流閥等組成，以用戶現(xiàn)場提供穩(wěn)定的氮?dú)庠?。
總結(jié)：通過以上的方案剖析，我們可以對(duì)制氮機(jī)結(jié)構(gòu)及組成有了一定的認(rèn)識(shí)和理解，但對(duì)于不同的環(huán)境工況以及不同的工藝使用條件，設(shè)備在配置會(huì)有一定的選擇性。

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