变压吸附制氮设备设计

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1、毕业设计(论文)成果材料（2010届）题目变压吸附制氮设备设计实习岗位项目工程师助理2010年04月25日目录l文本成果摘要2引言21任务分析22方案的初步选定32.1两个制氮方案拟定32.2两个方案的比较33方案的详细设计3223.1设计参数的确定43.2干燥及净化设备简单介绍53.3变压吸附的制氮原理73.4影响纯度和流量因素的控制83.5调试与改进124总结评价13致谢13参考文献14l实际成果一、实物（照片）15二、附录（图片）17变压吸附制氮设备设计章琦君摘要：PSA新型变压吸附制氮装置是一种在常温下从空气中直接制取氮

2、气的高新、节能分离技术。利用压缩空气经除水、除油、除尘一系列的净化后在变压吸附作用下，由于动力学效应，氧在碳分子筛上的扩散速率明显高于氮，在吸附未达到平衡时，氮在气相中被富集起来，采用西门子PLC自动控制技术，实现连续生产高品质的氮气。具有设备紧凑、占地面积小、全自动操作、运行可靠、起停车快、运行成本低、常温生产和维修方便等优点，且氮气的纯度和产量可适当调节，无污染，是一种高效的现场制氮装置。关键词：变压吸附，碳分子筛，制氮装置引言22制氮装置一般有三种形式：深冷式空分装置、膜分离空分设置、变压吸附空分设置。深冷式空分是将压缩空

3、气采用极低温度把空气液化，并通过分馏塔上的分布，根据不同种类气体密度不同来分离气体的一种装置。膜分离空分装置是利用压缩空气在膜组上的渗透速率来分离提取气体的一种手段通常需要空气源压力在1.3Mpa以上，其主要的优势是结构简单，适用于小量和低纯度氮气的使用。变压吸附空分装置是在一定压力下，由于动力学效应，氮氧在碳分子筛上的扩张速率的差异，利用压力变化来制取氮气。该形式的设备，现已经入成熟期，其技术已经非常成熟，生产成本已经达到客户所愿意接受的价格空间，所以现在各行业中使用非常广泛，氮气纯度也可以在95%---99.9995%的空间

4、中选择。并适合于几十到几千立方的氮气使用量，所以其经济效益非常明显。相比较这三种制氮装置，选择变压吸附式的优势在于不需把空气液化，氮气纯度的选择范围也广泛。1任务分析根据客户对氮气的纯度和流量的要求，确定制氮设备的型号，计算有效耗气量选择其他设备的型号。根据客户对所需氮气的要求选择相应型号的净化设备及干燥设备。如果有必要，还需要将制氮分为两步：第一步，制取普氮；第二步，将符合设计标准的普氮纯化。2方案的初步选定根据客户对氮气的纯度和流量的要求，确定制氮机的型号为PFN－120D，制氮机流量为120Nm³/h，纯度为99.9%2.

5、1两个制氮方案拟定方案一：制氮吸附筒采用直径700mm筒体方案设计方案二：制氮吸附筒采用直径750mm筒体方案设计2.2两个方案的比较由于最终所需氮气的流量和纯度是固定的。故所需要的碳分子筛的量是固定的，制氮机吸附筒的容积是固定的，区别在于根据制氮机吸附筒直径的不同，筒体的高度是不同的。而直径和高度又影响到碳分子筛的产氮率和使用寿命。设备高度过低，影响产氮率和使用寿命；设备高度过高，则不便于运输和安装使用，所以需要选择合适的筒体直径，设计合适的筒体高度。223方案的详细设计根据分子筛性能，制取纯度为99.9%的氮气，分子筛产氮量

6、≥120Nm³/h·t1、按分子筛产氮量120Nm³/h·t计算：分子筛用量：120/120＝1T采用2筒体方案单筒分子筛用量1/2=0.5T填装分子筛所用容积：0.5T/0.68=0.735M³（堆积密度：0.68㎏/L）方案一：采用筒体直径700方案计算0.735=3.14×0.7×0.7×h/4h=1911mm取筒体中间高度1700mm筒体高度：1700+（350+50+20）+450+30+20=2620mm气缸高度约为500mm设备总高度：2780+500=3280mm制氮机外形尺寸（长X宽X高）约：1800X1000

7、X3280货车底盘高度1200mm由于货物重量，货车底盘下降约100mm运输时候高度：2620+160（机架高度）+1200-100=3880mm不会超过货物运输高度要求方案二：采用筒体直径750方案计算0.735=3.14×0.75×0.75×h/4h=1664mm取筒体中间高度1460mm筒体高度：1460+（375+50+20）+450+30+25=2410mm气缸500mm设备总高度：2570+500=3070mm制氮机外形尺寸（长X宽X高）约：1900X1050X3070货车底盘高度1200mm由于货物重量，货车底盘下

8、降约100mm22运输时候高度：2570+160（机架高度）+1200-100=3830mm不会超过货物运输高度要求3.1设计参数的确定1.两个方案比较：⑴方案一设计的制氮机在运输高度为3880mm，方案二设计的制氮机在运输高度为3830mm，两个方案均不超过交