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变压吸附制氮机的选型
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    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,它在当今世界的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,是许多客户面临首选难题,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。
 
    首先,在确定具体型号规格前(即每小时产氮量、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。
 
    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,绝对不漏气;
 
    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最重要一环节。
 
    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
 
    以上指标碳分子筛我们均已在出厂时注明,但只能作为参考数据,如何使碳分子筛发挥最大效能,这跟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绝对紧密,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:
 
    3.1 构成
 
    空压机空气净化装置空气储罐氧氮分离系统氮气储罐。
 
    3.1.1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。
 
    3.1.2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。
 
    3.1.3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。
 
    3.1.4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。
 
    3.1.5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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