變壓吸附制氮機(jī)的工作原理及流程

1、v1.0可編輯可修改PSA制氮機(jī)工作原理及工藝流程一、基礎(chǔ)知識1 .氣體知識氮?dú)庾鳛榭諝庵泻孔钬S富的氣體，取之不竭，用之不盡。它無色、無味，透明，屬于亞惰性氣體，不維持生命。高純氮?dú)獬Ｗ鳛楸Ｗo(hù)性氣體，用于隔絕氧氣或空氣的場所。氮?dú)猓∟2） 在空氣中白含量為 %（空氣中各種氣體白容積組分為： N2: % O2: %僦氣： CO2 %其 它還有H2、CH4 N2O O3 SO2 NO2等，但含量極少），分子量為28,沸點(diǎn)： C,冷凝 點(diǎn)：-210 C。2 .壓力知識變壓吸附（PSA制氮工藝是加壓吸附、常壓解吸，必須使用壓縮空氣?，F(xiàn)使用的吸附劑一 一碳分子篩最佳吸附壓力為 ,整個制氮系統(tǒng)中氣體均是

2、帶壓的，具有沖擊能量。二、PSA制氮工作原理：JY/CMS變壓吸附制氮機(jī)是以碳分子篩為吸附劑，利用加壓吸附，降壓解吸的原理從空氣中吸附和釋放氧氣，從而分離出氮?dú)獾淖詣踊O(shè)備。碳分子篩是一種以煤為主要原料，經(jīng)過研磨、氧化、成型、碳化并經(jīng)過特殊的孔型處理工藝加工而成的，表面和內(nèi)部布滿微孔的柱形顆粒狀吸附劑，呈黑色，其孔型分布如下圖所示：碳分子篩的孔徑分布特性使其能夠?qū)崿F(xiàn)02、N2的動力學(xué)分離。這樣的孔徑分布可使不同的氣體以不同的速率擴(kuò)散至分子篩的微孔之中，而不會排斥混合氣（空氣）中的任何一種氣體。碳分子篩對02、N2的分離作用是基于這兩種氣體的動力學(xué)直徑的微小差別，02分子的動力學(xué)直徑較小，因而在

3、碳分子篩的微孔中有較快的擴(kuò)散速率，N2分子的動力學(xué)直徑較大，因而擴(kuò)散速率較慢。壓縮空氣中的水和 C02的擴(kuò)散同氧相差不大，而僦?jǐn)U散較慢。最終從吸附 塔富集出來的是N2和Ar的混合氣。碳分子篩對02、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲線和動態(tài)吸附曲線直觀表現(xiàn)出 來：由這兩個吸附曲線可以看出，吸附壓力的增加，可使02、N2的吸附量同時(shí)增大，且02的吸附量增加幅度要大一些。變壓吸附周期短，02、N2的吸附量遠(yuǎn)沒有達(dá)到平衡（最大值），所以02、N2擴(kuò)散速率的差別使 02的吸附量在短時(shí)間內(nèi)大大超過N2的吸附量。變壓吸附制氮正是利用碳分子篩的選擇吸附特性，采用加壓吸附，減壓解吸的循環(huán)周期，使壓縮空氣交替進(jìn)入吸

4、附塔（也可以單塔完成）來實(shí)現(xiàn)空氣分離，從而連續(xù)產(chǎn)出高純度的產(chǎn)品 氮?dú)?。、PSA制氮基本工藝流程:空氣經(jīng)空壓機(jī)壓縮后，經(jīng)過除塵、除油、干燥后，進(jìn)入空氣儲罐，經(jīng)過空氣進(jìn)氣閥、左吸進(jìn) 氣閥進(jìn)入左吸附塔， 塔壓力升高，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，未吸附的氮?dú)獯┻^吸附床，經(jīng)過左吸出氣閥、氮?dú)猱a(chǎn)氣閥進(jìn)入氮?dú)鈨?，這個過程稱之為左吸，持續(xù)時(shí)間為幾 十秒。左吸過程結(jié)束后，左吸附塔與右吸附塔通過上、下均壓閥連通，使兩塔壓力達(dá)到均衡，這個過程稱之為均壓，持續(xù)時(shí)間為23秒。均壓結(jié)束后，壓縮空氣經(jīng)過空氣進(jìn)氣閥、右吸進(jìn)氣閥進(jìn)入右吸附塔， 壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，富集的氮?dú)饨?jīng)過右吸出氣閥、氮?dú)猱a(chǎn)氣閥進(jìn)入氮

5、氣儲罐，這個過程稱之為右吸，持續(xù)時(shí)間為幾十秒。同時(shí)左吸附塔中碳分子 篩吸附的氧氣通過左排氣閥降壓釋放回大氣當(dāng)中，此過程稱之為解吸。 反之左塔吸附時(shí)右塔同時(shí)也在解吸。為使分子篩中降壓釋放出的氧氣完全排放到大氣中，氮?dú)馔ㄟ^一個常開的反吹閥吹掃正在解吸的吸附塔，把塔內(nèi)的氧氣吹出吸附塔。這個過程稱之為反吹， 它與解吸是同時(shí)進(jìn)行的。右吸結(jié)束后，進(jìn)入均壓過程，再切換到左吸過程，一直循環(huán)進(jìn)行下去。制氮機(jī)的工作流程是由可編程控制器控制三個二位五通先導(dǎo)電磁閥，再由電磁閥分別控制八個氣動管道閥的開、 閉來完成的。三個二位五通先導(dǎo)電磁閥分別控制左吸、均壓、右吸狀態(tài)。左吸、均壓、右吸的時(shí)間流程已經(jīng)存儲在可編程控制器中

6、，在斷電狀態(tài)下，三個二位五通先導(dǎo)電磁閥的先導(dǎo)氣都接通氣動管道閥的關(guān)閉口。當(dāng)流程處于左吸狀態(tài)時(shí)， 控制左吸的電磁閥通電，先導(dǎo)氣接通左吸進(jìn)氣閥、左吸產(chǎn)氣閥、右排氣閥開啟口，使得這三個閥門打開，完成左吸過程，同時(shí)右吸附塔解吸。 當(dāng)流程處于均壓狀態(tài)時(shí)，控制均壓的電磁閥通電， 其它閥關(guān)閉；先導(dǎo)氣接通上均壓閥、下均壓閥開啟口，使得這兩個閥門打開，完成均壓過程。當(dāng)流程處于右吸狀態(tài)時(shí)，控制右吸的電磁閥通電，先導(dǎo)氣接通右吸進(jìn)氣閥、右吸產(chǎn)氣閥、左排氣閥開啟口，使得這三個閥門打開，完成右吸過程，同時(shí)左吸附塔解吸。每段流程中，除應(yīng)該打 開的閥門外，其它閥門都應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。三、變壓吸附制氧變壓吸附制氧，以沸石分子篩吸附劑為核心，根據(jù)吸附劑在較高壓力下選擇吸附氮?dú)?，未被吸附的氧氣在吸附塔頂部聚集，作為產(chǎn)品氣輸出。當(dāng)處于吸附的吸附塔臨近吸附飽和之前， 原料空氣停止進(jìn)氣， 轉(zhuǎn)而向另一只完成再生的吸附塔均壓