PSA变压吸附制氮工艺

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1、万方数据文章编号：1000·8241(2012)zl-0052-05PSA变压吸附制氮工艺温杰贵中石油江苏液化天然气有限公司，江苏南通226001一一一一一一一一一一一一一-●--------●r'_一_---__-一-●-一__一_-_----一一_____-●_一一-一_一一-一--●一-一_一一-一一一_-一一温杰贵．PSA变压吸附制氮工艺．油气储运，2012，31(z1)：52—56．一--●_---_●-___^一一一--一_一一一一一一一一一一一一一一一一一’_-----●-一一一--一

2、-_--一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一_一一一摘要：介绍了NS-NSl00型变压吸附制氮装置的工艺流程与设备配置情况。变压吸附(PSA)过程包括吸附、均压、解吸和吹扫4个步骤。PSA控制系统按一定的逻辑和时序发出信号，控制lo个程序控制阀门的开闭。氧分析仪在线分析产品氮气中的氧气含量，如果氧气体积分数超过报警值1％，控制器发出联锁信号，气体直接放空，避免不合格气体进入下7-段。总结了影响制氮纯度的4个因素：原料气的质量、吸附塔的工作周期、吸附温度、分子筛的吸附性能。对平稳工况和非平

3、稳工况下的运行操作进行分析，指出了生产过程中造成氮气中氧气含量高报的原因，并提出在PSA入口安装压力调节阀和将自力式调节阎更换为气动阀或电动闽等整改措施。同时，针对生产过程中的其他相关问题提出了具体建议。关键词：变压吸附：PSA：制氮装置；控制中图分类号：THl7文献标识码：Adoi：CNKII10．6047／j．issn．1000-8241．2012。z1．016中石油江苏液化天然气有限公司一期工程规模3500kt／a。工程配套的NS-NSl00型变压吸附制氮设备(表1)于2011年5月试运投产，

4、该设备可以生产纯度为99％，流量为100m‰的纯氮，制得的氮气主要用于卸料臂、压缩机、回流鼓风机、火炬总管和公用工程站。在氮气需求高峰时，该设备与配套的液氮气化系统同时运行。根据上游的仪表空气IA(InstrumentAir)压力，将产品氮气的压力控制在0．7SPa。表1PSA制氮机相关技术参数藩禚h镳警度翻／P境a赫凳设计蛩’湿度安装环境原／(慧mh嚣压缩．／空气Ⅳ1P8压力％P氮气温度氮詹／'C露点(m3·叫)％压力温度／℃％^～。伽6‘_1)／MPa一⋯1009910525804；：墨鬃’>一

5、300≥。．851>0．7大气温度≤一601工艺流程与过程控制1．1吸附原理变压吸附(PSA)的基本原理是：利用吸附剂(碳分子筛)对吸附介质在不同压力下有不同的吸附容量，并且在一定压力下对被分离的气体混合物各组分又有选择吸附的特性，获取具有一定纯度的所需气体。在吸附剂选择吸附的条件下，加压吸附除去原料气中的杂质组分，减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。因此，采用两个吸附器，循环交替变换所组合的各吸附器的压力，就可以达到连续分离气体混合物的目的。因吸附与解吸过程是通过压力变化实现的，故将该工艺称为变压

6、吸附。1．2工艺流程经压缩净化后的空气进入空气缓冲罐，缓冲上游因压力变化而引起的波动，由下至上流经装填有碳分子筛(CMS)的吸附塔，期间氧气分子在碳分子筛表面吸附，氮气由吸附塔上端流出，进入r氮气缓冲罐。一段时间后，吸附塔中的碳分子筛被所吸附的氧气饱和，需进行再生，通过停止吸附步骤，降低吸附塔压力来实现。两个吸附塔交替进行吸附和再生，确保氮气的连续输出。出自缓冲罐的氮气经氧分析仪分析氧气万方数据温杰贵：PSA变压吸附制氯工艺经验交流WenJiegui：PSAnitrogenprocessanalys

7、is含量，当氧气体积分数高于1％时，系统自动打开放空阀。氮气经消音器放空到大气中；当氧气体积分数低于1％时，系统自动打开下游切断阀，氮气经过微热再生干燥机、24氮气缓冲罐进入氮气分配管网(图1)。图lPSA制氮工艺流程示意图1．3控制系统PSA控制系统由西门子程序逻辑控制器(PLC)、横河流量计、电磁阀、气动阀及辅助元器件和线路构成。控制系统按一定的逻辑和时序发出信号，控制10个程序控制阀门的开闭；氧分析仪在线分析产品氮气中的氧气含量，如果氧气体积分数超过报警值1％，控制器发出联锁信号，气体直接放空

8、，防止不合格气体进入下工段。当矿氮气缓冲罐的压力持续高于0．8MPa超过10min时，PSA系统将自动停止运行，处于备用状态；待氮气缓冲罐压力低于O．6MPa后，PsA系统才自动恢复运行。1．4变压吸附过程与控制①吸附：洁净的压缩空气进入ADl01A底端经碳分子筛向出口端流动时，H20、CO。和02被吸附，产品氮气由吸附塔出口流出。②均压：经一段时间后(约1rain)，ADl01A内的碳分子筛吸附饱和。此时，ADl01A自动停止吸附，并对ADl01B实施短暂的均压过程