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        變壓吸附制氮機的選型
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            變壓吸附制氮機(Pressure Swing  Adsorption,簡稱PSA制氮機)是一種采用碳分子篩作為吸附劑的先進氣體分離技術,它在當今世界的現場供氣方面具有不可替代的地位,普遍應用于各行各業,在現有幾百家制氮企業當中,客戶該如何選用一臺性能完好的制氮機,是許多客戶面臨首選難題,對于一臺制氮機的選型涉及問題較多,但只要我們仔細分析、比較、把握重點,就可以得到滿意結果。
         
            首先,在確定具體型號規格前(即每小時產氮量、氮氣純度、出口壓力、露點),應著重對制氮機的性能和特點作全面的比較分析,同時要針對自己現有環境條件,作出正確的選擇。
         
            第一、從以下幾個方面對制氮機進行比較和分析:
         
            a) 整套系統設計的合理性;
         
            b) 碳分子篩裝填技術及壓緊方式;
         
            c) 控制閥門的使用壽命;
         
            d) 研究開發,制造經驗、用戶業績;
         
            第二、影響制氮機成本的因素:
         
            1) 整套系統一次性投資;
         
            2) 分子篩使用壽命;
         
            3) 使用過程中所需的配件壽命及費用;
         
            4) 操作維護、保養費用及電、水、壓縮空氣耗用量;
         
            第三、影響制氮機穩定性因素:
         
            制氮機是涉及機、電、儀表集一體高科技術產品,在長期使用中設備的穩定尤其重要。我們從制氮機的組成不難看出,影響穩定性有以下兩點:
         
            1、 控制閥門:
         
            對于變壓吸附制氮機來講,閥門必須具有以下幾點性能:
         
            材質性能好,絕對不漏氣;
         
            在接受控制信號的0.02秒內完成開或關動作;
         
            能承受頻繁的開、關,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周期(120秒左右)必須開關一次,按制氮機每年300個工作日計算,每天24小時連續動行,吸附與解吸周期為4分鐘計,那么每只閥門每年需要開、關20多萬次。而只要其中一只閥門出現故障都會影響整臺設備正常。所以閥門連續使用壽命是制氮機穩定可靠的最重要一環節。
         
            2、碳分子篩是變壓附制氮機核心:
         
            2.1、碳分子篩性能指標:
         
            a.硬度
         
            b.產氮量(Nm3/T-h)
         
            c.回收率(N2/Air)%
         
            d.填裝密度
         
            以上指標碳分子篩我們均已在出廠時注明,但只能作為參考數據,如何使碳分子篩發揮最大效能,這跟工藝流程以及吸附塔高徑比有著直接的關系,同時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:
         
            碳分子篩裝入吸附塔時必須具備專門的填裝技術,否則極易粉化并導致失效,從工藝流程我們可以發現,當壓縮空氣高速從吸附塔底部進入時,如果沒有特殊的氣體分布器,分子篩受到氣流的強力沖擊、摩擦,容易造成分子篩的粉化。另外分子篩填入吸附塔內是不可能絕對緊密,在使用一段時間后,分子篩之間的空隙在減小,慢慢下沉,如果沒有分子篩自動填補裝置和壓緊裝置,吸附塔上部就會出現明顯空間。當壓縮空氣進入吸附塔下部時,分子篩就會在氣流的沖擊作用力下,在短時間內發生快速的位移,導致分子篩互相碰撞、摩擦并與吸附塔壁發生撞擊,這樣就容易使分子篩粉化失效。
         
            2.3、空氣中油、水對分子篩的影響:
         
            由于空氣含一定水和油蒸汽,經過壓縮機后,如果不經嚴格空氣凈化處理,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,導致分子篩“中毒”失效。所以在壓縮空氣進入吸附塔前設置嚴格空氣凈化裝置,是保證分子篩使用壽命必不可少的一環。水對分子篩來講雖然不是致命的,但會使分子篩吸附“負荷”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:
         
            3.1 構成
         
            空壓機空氣凈化裝置空氣儲罐氧氮分離系統氮氣儲罐。
         
            3.1.1空壓機
         
            空壓機是提供氣源的主要部分,經過壓縮的空氣首先通入壓縮空氣凈化組件除水、除油后進入空氣凈化組件。
         
            3.1.2空氣凈化裝置
         
            空氣凈化組件由高效過濾器、冷凍干燥機、精過濾器、超精過濾器、催化劑除油器等組成,壓縮空氣進入管道過濾器除去>1μm的微粒及大部分的水,保障冷凍干燥機和后級過濾器的正常使用,經冷凍干燥機使之強制冷卻到5℃左右,使空氣中的水汽凝結成水,通過分水過濾器分離并過濾后,由排污閥排出,使壓縮空氣露點達到-10℃,經精過濾器過濾>0.01μm的微粒及油水,再進入超精過濾器過濾油、水;過濾精度>0.001μm,經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入氮氧分離系統,保證分子使用長壽。
         
            3.1.3空氣儲氣罐組件
         
            空氣儲氣罐其作用是保證系統的平穩用氣,降低氣流脈動,起緩沖作用,從而減小系統壓力波動,使壓縮空氣平穩地通過壓縮空氣凈化系統,以便充分除去油水雜質,減輕后續PSA氧氮分離裝置的負荷。同時,在氧氮分離系統進行周期工作切換時,也為氧氮分離系統提供短時間內迅速升壓所需的大量壓縮空氣,從而使吸附塔內的吸附壓力很快上升到工作壓力,保證了設備穩定運行。
         
            3.1.4氧氮分離系統
         
            氧氮分離系統是制氮機的核心部分,由兩只吸附塔、壓縮裝置、程控閥、等部件組成,我院采用高品質的進口閥門,無泄漏使用壽命長達300萬次以上,為整套裝置提供了可靠的性能保障。
         
            3.1.5氮氣緩沖罐
         
            氮氣緩沖罐主要是由緩沖罐、粉塵過濾器、流量計、調壓閥、節流閥等組成,以用戶現場提供穩定的氮氣源。
         
            總結:通過以上的方案剖析,我們可以對制氮機結構及組成有了一定的認識和理解,但對于不同的環境工況以及不同的工藝使用條件,設備在配置會有一定的選擇性。
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