PSA-变压吸附制氮技术

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1、PSA变压吸附制氮技术申天庭2011年8月6日气体知识•氮气作为空气中含量最丰富的气体，取之不竭，用之不尽。它无色、无味，透明，属于亚惰性气体，不维持生命。高纯氮气常作为保护性气体，用于隔绝氧气或空气的场所。氮气（N2）在空气中的含量为78.084%（空气中各种气体的容积组分为：N2：78.084%、O2：20.9476%、氩气：0.9364%、CO2：0.0314%、其它还有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2等，但含量极少），分子量为28，沸点：-195.8℃，冷凝点：-210℃。压力知识•变压吸附（PSA）制氮工艺是

2、加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。现使用的吸附剂——碳分子筛最佳吸附压力为0.75~0.9MPa，整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量；因此设备安装、调试、操作维修时必须注意安全，不得近距离面对气体。非专业人员或未经许可，请勿擅动系统中管路阀门、压力表等部件。内部拆卸时，必须确认其内压力为零。•本说明书及技术方案中所指压力除注明外，均为表压。变压吸附制氮机•相关知识•变压吸附（PSA）制氮原理及系统设备概述•设备维护电力知识•制氮系统中空压机、冷干机或其它气体干燥设备、制氮主机、氮气纯化装置等设备均需要接入380V或2

3、20V电源，电源条件规定见下表。•电压V允差%相位频率Hz允差%380±5三相50±1220±5单相50±1•必须注意安全用电（电压超过36V对人有危害）！请仔细阅读各设备的接电要求，严格按照要求连接电源。使用220V电源的设备切勿使用380V电源，一定要有接地保护，避免发生短路。非专业人员或未经许可请勿擅动制氮系统中的电路电器。安全知识•高纯氮气作为隔绝空气或氧气等气体的惰性气体，在密封环境中容易使人缺氧窒息。使用时，人员必须处于通风良好的环境中，人或动物切勿在充满高纯氮气的密封环境中，以免发生伤亡事故。当发生事故时，迅速将事

4、故者运往敞开、通风的大气中做人工呼吸。•由于整个制氮系统中气体均是带压的，需防止压力气体的加渣冲击；在空压机、冷干机、气体干燥设备、制氮主机及氮气纯化装置等设备的排气口，请勿站人。整个系统中的连接管路必须牢固可靠密封，经设备销售商确认可靠，以免漏气或造成管路破裂，发生人员伤亡或财物损坏。•由于整个制氮系统中要使用380V或220V动力电源，请注意用电安全！非专业人员或未经许可和培训的其他人员切勿擅自操作电器或擅改电路。制氮原理•PSA制氮工作原理：变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放

5、氧气，从而分离出氮气的自动化设备。碳分子筛是一种以煤为主要原料，经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型分布如下图所示：孔孔孔100孔孔503510孔碳A碳孔碳碳孔孔碳孔碳碳碳分子筛•碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现O2、N2的动力学分离。这样的孔径分布可使不同的气体以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气体。碳分子筛对O2、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，O2分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的

6、微孔中有较快的扩散速率，N2分子的动力学直径较大，因而扩散速率较慢。压缩空气中的水和CO2的扩散同氧相差不大，而氩扩散较慢。最终从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。碳分子筛碳分子筛碳分子筛对O2、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来：1.2O21.0）1.2NgkO2kV0.8/l相mo0.8相0.6V（NN22相相NN22相相0.4相0.4相0.2平平O00.40.81.01.2153045607590105t(min)相相吸氧P（mPa）氧氧氧孔相相氧氧氧氧氧•由这两个吸附曲线可以看出，吸附压力的增

7、加，可使O2、N2的吸附量同时增大，且O2的吸附量增加幅度要大一些。变压吸附周期短，O2、N2的吸附量远没有达到平衡（最大值），所以O2、N2扩散速率的差别使O2的吸附量在短时间内大大超过N2的吸附量。•变压吸附制氮正是利用碳分子筛的选择吸附特性，采用加压吸附，减压解吸的循环周期，使压缩空气交替进入吸附塔（也可以单塔完成）来实现空气分离，从而连续产出高纯度的产品氮气。3．PSA制氮基本工艺流程：放空产氧左左相左空左右相左空左左氧上上吸左空测测测流产空相空左反反左右左氧计空吸空空空相相空流储相相储相空空空空空计罐塔消塔罐下空球先音

8、导空氧空氮氮氮吸左左左左左空左器右左空左放空放空空氮空左左吸左下上吸左左左相左空左右相左空左电电左制氮工艺流程•空气经空压机压缩后，经过除尘、除油、干燥后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左吸进气阀进入左吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未吸附