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PSA系列制氮机工作原理及结构

  • 发布日期:2021-12-02      浏览次数:1643
    •  工作原理及结构
      空分制氮设备是采用变压吸附原理,利用碳分子筛从空气中提取氮气的装置。
      变压吸附制氮机的吸附罐,在压力高时,碳分子筛吸附空气中的氧,而不易被吸附的氮气成为产品;在压力低时,氧从碳分子筛中脱附出来。利用压力的变化,就能有效地从空气中分离出所需要的氮气。
      变压吸附制氮装置的主要特点: 1. 设备简单,体积小,制氮成本低。
      2.操作方便,采用自动程序控制,操作、维护费用低。
      本设备制成二塔结构,采用常压解吸流程。空分制氮设备的产气量与纯度成反比。产气量大时,氮体的纯度降低;反之,减小气量使氮气的纯度上升。用户可根据需要选择合适的氮气产气量和氮气纯度。
      本设备的控制系统采用PLC程序控制器控制阀门动作。制氮机制氮气基本工艺流程示意图见附图1、附图2
      附图2
      空气经空压机压缩后,经过干燥、除尘后,经过左吸进气阀进入左吸附罐,罐压力升高,压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附,未被吸附的氮气穿过吸附床,经过左吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐,这个过程称之为左吸。持续时间为58秒。
      左吸过程结束后,左吸附罐与右吸附罐通过上下均压阀连通,使左右吸附罐压力达到均衡,这个过程称之为均压,持续时间为2秒。
      均压结束后,压缩空气经过右吸进气阀进入右吸附罐,压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附,富集的氮气经过右吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐,这个过程称之为右吸。持续时间为58秒。
      同时,左吸附罐中碳分子筛吸附的氧气通过左排4气阀降压释放回大气当中,此过程称之为解吸。反之, 左吸附罐吸附时,右吸附罐同时也在解吸。为使分子筛中降压释放出的氧气排放到大气中,氮气通过-一个常开的反吹阀吹扫正在解吸的吸附罐,把罐内的氧气吹出吸附罐。这个过程称之为反吹。它与解吸是同时进行的。右吸结束后,进入均压过程,再切换到左吸过程,一直循环进行下去。
      制氮机的工作流程是由可编程控制器控制三个先导电磁阀,再由电磁阀分别控制八个气动管道阀的开、闭来完成的。三个先导电磁阀分别控制左吸、均压、右排状态。左吸、均压、右排的时间流程已经存储在可编程控制器中。
      当流程处于左吸状态时,控制左吸的电磁阀通电,先导气接通左吸进气阀、左吸产气阀、右排气阀,使得这三个阀门打开,完成左吸过程,同时右吸附罐解吸。
      当流程处于均压状态时,控制均压的电磁阀通电,其它阀关闭;先导气接通上均压阀、下均压阀, 使得这两个阀门打开,完成均压过程。
      当流程处于右吸状态时,控制右吸的电磁阀通电,先导气接通右吸进气阀、右吸产气阀、左排气阀, 使得这三个阀门打开,完成右吸过程,同时左吸附罐解吸。
      每段流程中,除应打开的阀门外,其它阀门都应处于关闭状态。
      四、设备安装与使用
      1.空分制氮设备应置于水泥平面基础上。
      2.管线应严格按照流程连接,如附图2
      五、设备正常开车步骤
      1、打开冷干机电源,预冷3-5分钟;
      2、空压机开启,压缩空气经冷干机和过滤器处理后进入空气储罐(用户可自配),各压力表指示逐渐上升; 
      3、当吸附罐的压力达到0.6MPa时,打开控制柜上的电源开关,即可进入正常的工作状态;
      4、待氮气储气罐压力达到0.6MPa后,然后缓慢打开放空阀,这时可观察到流量计浮子上升,调整氮气流量为用户要求流量,通过氮分析仪显示,纯度达到用户要求的纯度后,关闭放空阀,打开通往后级用气设备的阀门,产品氮气即可使用。说明:如果有外接储气罐,当储气罐压力为0.6MPa时:
      额定流量与实际标态下的流量关系为:
      (简化式)
      QN-标态下额定流量
      QS-流量计示值流量
      PS-外接氮气储气罐压力
      (表压)
      例: QN= 10 Nm3/h
      PS = 0.6MPaX9.8
      通过计算得出QS~4Nm3/h,此为制氮机在工作状态下,储气罐压力为0.6MPa时流量计的示值。
      氮气额定流量为20 Nm3/h,储气罐压力为0.6MPa时,流量计指示应为8Nm3/h。

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