制氮機(jī)系統(tǒng)技術(shù)方案

1、 江西金陽鋼藝有限公司30Nm3h-99.9%PSA變壓吸附制氮系統(tǒng)技術(shù)方案書 蘇州蘇凈保護(hù)氣氛有限公司2011年08月氮?dú)庀到y(tǒng)技術(shù)商務(wù)方案書第一部分.蘇凈簡介1.企業(yè)背景:江蘇蘇凈集團(tuán)有限公司座落于有東方威尼斯之譽(yù)的蘇州古城內(nèi)，公司始建于1969年，是以制造各類氣體凈化設(shè)備為主的國有大型企業(yè)，承擔(dān)過國家“六五”至“九五”技術(shù)攻關(guān)項目（包括國家下達(dá)的半導(dǎo)體專用氣體純化裝置任務(wù)）。自從83年以來，各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均以20%以上的速度遞增，連續(xù)二十五年名列全國同行業(yè)第一。蘇凈集團(tuán)從事氣體設(shè)備的生產(chǎn)已有39年歷史，致力于在線氣體發(fā)生設(shè)備和高純氣體純化設(shè)備的開發(fā)和研制。公司擁有變壓吸附制氮裝置、膜分離制氮

2、裝置、氮?dú)?、氫氣、氧氣、氬氣等各類氣體純化裝置、氨分解制氫裝置等專業(yè)設(shè)備生產(chǎn)能力，生產(chǎn)的各種型類氣體設(shè)備已超過一萬臺。由蘇凈主編“國防工業(yè)出版社”出版的“氣體純化裝置”和“液氨分解制氫爐”二書至今還經(jīng)常被權(quán)威氣體雜志“低溫與特氣”和“深冷技術(shù)”所引用。公司的產(chǎn)品已在石油化工、紡織、熱處理、冶金、玻璃、食品、醫(yī)藥、電子、國防航天、航空等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。2.企業(yè)綜合實力*.蘇凈集團(tuán)-創(chuàng)元科技主體企業(yè)（深交所上市股票代碼：000551）*.1994年入選全國高新技術(shù)百強(qiáng)企業(yè)（第五十九名）*.1999年入選國有大中型企業(yè)全國520戶重點(diǎn)企業(yè)之一*.1983年以來，各項經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均以20%以上的速度

3、遞增*.擁有國內(nèi)最大的氣體設(shè)備用戶群*.“蘇凈”牌凈化設(shè)備為中國電子行業(yè)知名品牌*.“蘇凈”牌商標(biāo)為江蘇省著名商標(biāo)*.蘇凈集團(tuán)在國內(nèi)氣體設(shè)備行業(yè)率先通過ISO9001: 2000版國際質(zhì)量認(rèn)證3.蘇凈技術(shù)*.從事氣體設(shè)備的生產(chǎn)已有37年歷史，有豐富的專業(yè)經(jīng)驗*.69研制出國內(nèi)第一臺氨分解制氫爐*.79年開始進(jìn)行氮?dú)饧兓纳a(chǎn)*.80年代初期開始進(jìn)行變壓吸附現(xiàn)場制氮機(jī)的研究工作*.1985年研制成功第一臺5A 分子篩變壓吸附制氮機(jī)，并于同年通過了國家電子工業(yè)部鑒定驗收*.1989年開發(fā)出CMS碳分子篩變壓吸附制氮機(jī)，該產(chǎn)品于1993年榮獲江蘇省科技進(jìn)步二等獎*.1992年開始為銅板帶配套保護(hù)氣體

4、站，*.1994年從德國卡波公司引進(jìn)先進(jìn)的PSA制氮設(shè)備生產(chǎn)工藝及技術(shù)*.1995年從美國引進(jìn)先進(jìn)的膜分離制氮設(shè)備生產(chǎn)工藝及技術(shù)*.公司現(xiàn)有各種專業(yè)技術(shù)人員390名，其中國家級專家名*.蘇凈集團(tuán)現(xiàn)設(shè)有國家級博士后工作站，國家潔凈技術(shù)研究中心，并與國內(nèi)諸多科研院所成立聯(lián)合研究所（中科院、電子科技大等）第二部分.本公司的優(yōu)勢l 我公司是集科研、設(shè)計、產(chǎn)品開發(fā)與生產(chǎn)的大型科研設(shè)計單位；具有雄厚的科研實力和優(yōu)良的技術(shù)裝備，在技術(shù)上能保證本裝置達(dá)到用戶所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。同時公司具有項目總承包資格，并有豐富的項目總承包經(jīng)驗。可以確保將本裝置建設(shè)成為優(yōu)質(zhì)項目。l 我公司具有豐富的PSA裝置設(shè)計開發(fā)經(jīng)驗，可以

5、保證本項目的工程設(shè)計質(zhì)量、進(jìn)度及技術(shù)指標(biāo)。l 我公司有幾千余套變壓吸附工業(yè)裝置運(yùn)行業(yè)績，其大型化裝置的開車運(yùn)行經(jīng)驗，是其他單位無法比擬的，可以保證裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行。l 我公司具有雄厚的人力資源及資金實力，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)險能力，買方如選擇我公司，可以大幅度地降低投資風(fēng)險。l 我公司具有完善的質(zhì)量保證體系和完善的售后服務(wù)體系,保證用戶裝置無論是在建設(shè)中,還是在投產(chǎn)后,均可享受到我公司的優(yōu)質(zhì)服務(wù)和免費(fèi)的軟件技術(shù)升級服務(wù)。l本公司具有從事吸附劑研究的全部實施、裝備和相關(guān)人員。l本公司具有從事程控閥門研究的全部實施、裝備和相關(guān)人員。l本公司具有從事自動制系統(tǒng)研究到軟件開發(fā)組態(tài)的全部實施、裝備和相關(guān)人員

6、。第三部分.氮?dú)庀到y(tǒng)主要組成(1)螺桿式空氣壓縮機(jī)： 1臺(2)高溫型冷凍式干燥機(jī)： 1臺(2)三級高效過濾器組： 3只 (3)0.6m3壓縮空氣緩沖罐： 1只(4)30Nm3/hPSA-99.9%制氮機(jī)： 1臺(5)5m3高純氮?dú)鈨蓿?1只 第四部分.供貨設(shè)備供貨技術(shù)介紹1氮?dú)庀到y(tǒng)設(shè)計方案描述1.1. 壓縮空氣系統(tǒng)壓縮空氣系統(tǒng)由壓縮機(jī)和空氣緩沖罐組成，提供變壓吸附制氮裝置所需的壓縮空氣。工藝要求該系統(tǒng)提供穩(wěn)定的輸出壓力和足夠的氣量?？諌簷C(jī)選用運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，維護(hù)簡單，低噪音，無基礎(chǔ)運(yùn)轉(zhuǎn)的噴油螺桿式空壓機(jī)。1.2. 壓縮空氣凈化系統(tǒng)從緩沖罐出來的經(jīng)過壓縮的空氣首先進(jìn)入9級過濾器，然后進(jìn)入冷凍式干燥

7、機(jī)。讓壓縮空氣強(qiáng)制降溫，使空氣中水蒸汽冷凝結(jié)成液態(tài)水夾帶塵、油排出機(jī)外。冷干機(jī)最好放置于壓縮機(jī)房。工藝流程采用冷凍干燥機(jī)除油水，基于四點(diǎn)原因：一是后級7級送氣管路過濾器進(jìn)氣口最大液體負(fù)載：2000ppm w/w（露點(diǎn)-12），不采用冷凍干燥機(jī)，7級送氣管路過濾器易失效；二是冬季室外氣溫較低，壓縮空氣溫度降低后析出水分，堵塞管路系統(tǒng)，管路系統(tǒng)需傾斜并制作排液；三是管路系統(tǒng)析出水分后易腐蝕生銹；四是以后如需提高氮?dú)饧兌?，空氣凈化是必備的?冷干機(jī)的后級為精密過濾器組，精密過濾器組由二級過濾器組成。分別是7級主管路過濾器，3級高效除油霧過濾器。7級送氣管路過濾器精度為1um，濾除1um和更大的固態(tài)與

8、液態(tài)顆粒，殘留油份含量1ppm w/w。3級高效除油霧過濾器過濾精度0.01um，濾除0.01um和更大的固態(tài)與液態(tài)顆粒，99.999%油霧；殘留油份含量0.001 ppm w/w。壓縮空氣品質(zhì)達(dá)到 ISO8573.1質(zhì)量等級1級。這樣潔凈干燥的壓縮空氣便可進(jìn)入后級制氮部分經(jīng)變壓吸附及純化裝置產(chǎn)生純度合格的氮?dú)?。說明：在壓縮空氣凈化系統(tǒng)后級配置一活性炭過濾器和空氣緩沖罐。配置活性炭的目的是當(dāng)前級的空氣過濾器濾芯沒有及時更換時，活性炭過濾器可以吸附壓縮空氣中的雜質(zhì)，起到保護(hù)變壓吸附制氮機(jī)的作用；配置空氣緩沖罐的目的是因為變壓 吸附制氮機(jī)的工作原理決定兩塔周期性切換工作，切換時由于壓差較大，空氣瞬

9、間流量會大于空氣過濾器和冷凍干燥機(jī)的額定處理氣量，造成壓縮空氣的品質(zhì)不能得到保證，而配置了空氣緩沖罐，則空氣緩沖罐能起到提供瞬間大流量的壓縮空氣，保證壓縮空氣的品質(zhì)，從而確保變壓吸附制氮機(jī)的制氣效果和使用壽命。2. 變壓吸附制氮系統(tǒng)變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA）是一種先進(jìn)的氣體分離技術(shù)，它在當(dāng)今世界的現(xiàn)場供氣方面具有不可替代的地位。2.1 PSA技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：* 產(chǎn)品純度可以隨流量的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)；* 在低壓和常壓下工作，安全節(jié)能；* 設(shè)備簡單，維護(hù)簡便* 微機(jī)控制，全自動無人操作。2.2 關(guān)于吸附劑吸附劑是PSA制氮設(shè)備的核心部分。一般地，PSA

10、制氮設(shè)備選擇的是碳分子篩，它吸附空氣中的氧氣、二氧化碳、水分等，而氮?dú)獠荒鼙晃健?.3 變壓吸附的原理在吸附平衡情況下，任何一種吸附劑在吸附同一氣體時，氣體壓力越高，則吸附劑的吸附量越大。反之，壓力越低，則吸附量越小。如下圖所示：吸附量吸附壓力0 如上所述，在空氣壓力升高時，碳分子篩將大量吸附氧氣、二氧化碳和水分。當(dāng)壓力降到常壓時，碳分子篩對氧氣、二氧化碳和水分的吸附量非常小。變壓吸附設(shè)備主要由A、B二只裝有碳分子篩的吸附塔和控制系統(tǒng)組成。當(dāng)壓縮空氣（壓力一般為0.75MPa）從下至上通過A塔時，氧氣、二氧化碳和水分被碳分子篩所吸附，而氮?dú)鈩t被通過并從塔頂流出。當(dāng)A塔內(nèi)分子篩吸附飽和時便切換

11、到B塔進(jìn)行上述吸附過程并同時對A塔分子篩進(jìn)行再生。所謂再生，即將吸附塔內(nèi)氣體排至大氣從而使壓力迅速降低至常壓，使分子篩吸附的氧氣、二氧化碳和水分從分子篩內(nèi)釋放出來的過程。3蘇凈PSA制氮裝置有如下方面的優(yōu)勢：3.1關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)品 先進(jìn)的吸附器結(jié)構(gòu)和PSA工藝流程設(shè)計 完美的PSA工藝程序設(shè)計 旋風(fēng)蜂窩式氣體分布結(jié)構(gòu) 暴風(fēng)雪式分子篩裝填工藝技術(shù)及可靠的自動壓緊方式 關(guān)鍵部件全部選用國際知名品牌的產(chǎn)品3.2先進(jìn)的吸附器結(jié)構(gòu)和PSA工藝流程結(jié)合德國Carbotech公司及美國APCI公司先進(jìn)的吸附器結(jié)構(gòu)設(shè)計和優(yōu)化的丁字型變壓吸附流程，確保碳分子篩的效率與壽命的最佳結(jié)合，屬當(dāng)今氣體分離行業(yè)中的領(lǐng)先技術(shù)

12、水平。3.3氮?dú)庵迫∠到y(tǒng)的獨(dú)特的PSA工藝程序設(shè)計3.3.1、 開機(jī)程序 制氮機(jī)開機(jī)啟動后進(jìn)入開機(jī)程序。開機(jī)程序為兩吸附塔按照吸附周期進(jìn)行切換，但不輸出氮?dú)庵恋獨(dú)夤に嚬?。目的是使兩吸附塔?nèi)的碳分子篩適應(yīng)吸附工況，避免開機(jī)初始碳分子篩再生不徹底，造成每次開機(jī)后達(dá)到純度正常時間延長并且增加碳分子篩的吸附疲勞強(qiáng)度。開機(jī)程序時間約為1分鐘。3.3.2運(yùn)行程序 開機(jī)程序結(jié)束后自動進(jìn)入運(yùn)行程序。運(yùn)行程序為兩吸附塔按照吸附周期進(jìn)行切換，同時輸出氮?dú)庵恋獨(dú)夤に嚬?。A塔進(jìn)氣吸附輸出氮?dú)猓珺塔解吸再生；A塔吸附及B塔再生結(jié)束后，AB塔均壓；均壓后 B塔進(jìn)氣及氮?dú)饣亓骱笪捷敵龅獨(dú)猓珹塔解吸再生。運(yùn)行程序以約1分鐘

13、周期循環(huán)進(jìn)行。3.3.3、關(guān)機(jī)程序當(dāng)由于其他因素要求停機(jī)時，按啟動停止按鈕自動進(jìn)入關(guān)機(jī)程序。進(jìn)入關(guān)機(jī)程序后制氮機(jī)并非立即停止工作。首先吸附塔停止進(jìn)氣及輸出氮?dú)?；第二步A塔B塔同時放空解吸。關(guān)機(jī)程序時間為1分鐘左右。采用關(guān)機(jī)程序可避免殘留在吸附塔內(nèi)的氧氣被碳分子篩長期吸附直至下次開機(jī)，從而可降低碳分子篩的吸附疲勞強(qiáng)度延長碳分子篩的使用壽命。采用以上控制工藝后,可進(jìn)一步保障碳分子篩的使用壽命,縮短開機(jī)時間.3.4、旋風(fēng)蜂窩式氣體分布結(jié)構(gòu) 旋風(fēng)蜂窩式氣體分布結(jié)構(gòu)，氣體分布均勻，是吸附塔按最佳高徑比設(shè)計的前提；采用此技術(shù)有效地避免了氣流對碳分子篩的局部沖擊，大大延長了碳分子篩的使用壽命；同時避免了隧道

14、效應(yīng)，保證氣流均勻的通過碳分子篩床層，提高了碳分子篩的利用率。3.5、暴風(fēng)雪式分子篩裝填工藝技術(shù)采用德國Carbotech公司暴風(fēng) 分子篩裝填密度提高了5%，大大減少碳分子篩之間的空隙，有效地控制住因分子篩相互間的碰撞而造成的粉化現(xiàn)象。兩種裝填工藝對比見下表：項 目振動式暴風(fēng)雪式說 明裝填密度(kg/m3)620 - 680700720實踐數(shù)據(jù)裝填均勻度有隧道效應(yīng)均勻一致同時再采用德國技術(shù)的自補(bǔ)償式壓緊方式可以： 分子篩裝填密度大，防止流化現(xiàn)象并延長了分子篩使用壽命，正常使用壽命可達(dá)5-8年；同時不用再補(bǔ)充或添加分子篩； 分子篩均勻緊密，避免了隧道效應(yīng)，保證氣流均勻通過工作床層，使分子篩得以充

15、分利用，提高了產(chǎn)氮效率；并同時消除了分子篩突然下沉現(xiàn)象的發(fā)生。碳分子篩的選用（99.9%變壓吸附制氮機(jī)）碳分子篩是一種以天然椰殼或煤粉為原料，經(jīng)特殊的粉化、造孔、加工而成的專門用于提純空氣中的氮?dú)獾膶Ｓ梦絼?，分子篩的比表面積大，其孔徑分布非常集中均勻，只比氧分子直徑略大，因此非常有利于對空氣中氮氧的分離。下面以99%純度的制氮機(jī)為例作如下對比：序?qū)Ρ葍?nèi)容進(jìn)口國產(chǎn)1堆密度0.70t/m30.65t/m32顆粒直徑1.82.0nm2.12.2nm3硬度及強(qiáng)度130N/顆130N/顆4產(chǎn)氮率（m3/t）2201855回收率（N2/N2）60%以上38%6使用壽命5年以上3年以上從以上對比，蘇凈公司

16、工程師認(rèn)為進(jìn)口碳分子篩的性價比較國產(chǎn)分子篩高故本制氮機(jī)的碳分子篩選用進(jìn)口碳分子篩。3.6關(guān)鍵部件全部選用國際知名品牌的產(chǎn)品如切換閥門選用德國寶德公司的產(chǎn)品平均無故障工作在100萬次，碳分子篩選用進(jìn)口產(chǎn)品，PLC可編程控制器選用德國西門子的產(chǎn)品，過濾芯選用美國漢克森產(chǎn)品。3.7 使用優(yōu)勢 本制氮裝置主要應(yīng)用了以上技術(shù)及產(chǎn)品后，以解決常規(guī)PSA制氮系統(tǒng)存在的缺陷，從而提高了制氮設(shè)備的可靠性與使用壽命及氮?dú)饣厥章实? 從開機(jī)到出合格氮?dú)獾臅r間為15分鐘以內(nèi), 氮?dú)獬隹趬毫Σ▌臃秶?.1Mpa以內(nèi)第五部分.設(shè)備裝置技術(shù)參數(shù)一.壓縮空氣系統(tǒng):1.螺桿式空氣壓縮機(jī)（風(fēng)冷）：型 號：GA18P-8.5排

17、氣 量：3.13m3/min排氣壓力：0.85Mpa 電 源：3380V/50Hz功 率：18kW供 應(yīng) 商：阿特拉斯.科普柯(無錫)壓縮機(jī)有限公司2.壓縮空氣緩沖罐（含附件）：規(guī) 格：0.6 m3供 應(yīng) 商：上海申江壓力容器有限公司二.壓縮空氣凈化系統(tǒng)1.高溫型冷凍式干燥機(jī)（風(fēng)冷）：型 號：RD-3HA工作能力：3.6m3/min壓力露點(diǎn)：2-10電源電壓：2F220V/50HZ功 率：1.0kW供 應(yīng) 商：杭州超濾凈化設(shè)備有限公司2三級過濾器(帶壓差表、自動排水器)HC-3級離心式過濾器HT-3級主管路過濾器HA-3級微油污過濾器殘留油份:0.01ppm過濾精度:0.01um供 應(yīng) 商：蘇

18、州蘇凈保護(hù)氣氛有限公司三PSA變壓吸附制氮裝置及純化裝置1.30Nm3/h變壓吸附空分制氮裝置型 號: FD-30-39氮?dú)饬髁? 30Nm3/h氮?dú)饧兌? 99.9%(無氧含量)氮?dú)饴饵c(diǎn)：-40功 率: 1.0KW本裝置具備的功能:*閥門切換由可編程序控制器自動控制*普氮純度在線監(jiān)測*碳分子篩自動壓緊功能*閥門工作狀態(tài)顯示功能供 應(yīng) 商：蘇州蘇凈保護(hù)氣氛有限公司四.氮?dú)鈨蓿ê郊阂?guī) 格： 5m3供 應(yīng) 商：上海申江壓力容器有限公司第六部分.供貨明細(xì)壓縮空氣系統(tǒng) 螺桿式壓縮空氣機(jī)GA18P-8.51臺阿特拉斯.科普柯（無錫）壓縮機(jī)有限公司壓縮空氣緩沖罐0.6m31只上海申江（含附件）壓縮

19、空氣凈化系統(tǒng)高溫型冷凍式干燥機(jī)RD-3HA1臺杭州超濾凈化設(shè)備有限公司主管路過濾器HC-31只蘇 凈微油污過濾器HT-31只蘇 凈超高效過濾器HA-31只蘇 凈自動排水器3只蘇 凈壓差表3只蘇 凈30Nm3/h變壓吸附制氮裝置活性炭吸附器內(nèi)裝活性炭1只蘇凈技術(shù)-專業(yè)廠家制作吸附器2只蘇凈技術(shù)-專業(yè)廠家制作碳分子篩若干蘇凈配置氣動角式閥8只德國寶德先導(dǎo)電磁閥8只德國寶德觸摸屏71只臺灣威倫PLC控制器1只德國西門子氧分儀1臺浙江南加單聯(lián)氣源處理件1只臺灣亞迪克取樣減壓閥1只臺灣亞迪克電控部分1套蘇 凈直流24V電源1只臺灣明韋流量計2只常州熱工消音器1只蘇 凈氮?dú)夤に嚬?只蘇凈技術(shù)-專業(yè)廠家制作

20、壓力表4只蘇州慶豐其他必要的閥門及管道1套蘇 凈氮?dú)鈨薜獨(dú)鈨?m1只上海申江（含附件）第七部分. 雙方責(zé)任1.賣方責(zé)任1.1.設(shè)備工藝、結(jié)構(gòu)、電器過程控制設(shè)計，包括工藝流程、工藝參數(shù)；1.2.賣方負(fù)責(zé)提供合同要求的整套設(shè)備，運(yùn)輸前設(shè)備及備件均應(yīng)齊備；1.3.賣方負(fù)責(zé)提供有關(guān)的技術(shù)資料；1.4.賣方負(fù)責(zé)設(shè)備現(xiàn)場指導(dǎo)安裝；1.5.賣方負(fù)責(zé)設(shè)備的現(xiàn)場調(diào)試，試車（買方配合）；1.6.賣方負(fù)責(zé)現(xiàn)場培訓(xùn)買方人員。2.買方責(zé)任2.1.土建基礎(chǔ)、照明等工廠設(shè)計、施工；2.2.現(xiàn)場設(shè)備擺放場地設(shè)計及施工： (1).安裝現(xiàn)場應(yīng)清潔，平整，吊車或叉車容易到達(dá)。(2).安裝現(xiàn)場通風(fēng)良好。2.3. 在賣方設(shè)備到貨后，買方負(fù)責(zé)設(shè)備的裝卸、就位