工艺步骤
制氮机制氮分为三部分:
l.压缩空气提纯 2.分离空气 3.氮气储存和供气
整个工艺流程图和控制系统原理图附后,时序可观看电控箱上的流程铭牌。
一、压缩空气的生成和提纯
由界外送进制氮机的压缩空气
1、先进入一级聚合微粒过滤器(离心式油水分离器),除去大部分粉尘与油水滴;
2、再经过冷干机降低压缩空气的压力露点,使得空气中大量水汽冷凝,尔后进入二级聚合微粒过滤器(主管路过滤器),进一步除去粉尘及油水滴;
性能:
过滤精度:1µ 除水率:100% 除油雾率:70%
3、经过第三级除油过滤器(微油雾过滤器),进一步除去压缩空气中的油雾; 性能:
过滤精度:0.01µ 除水率:100% 除油雾率:99.999%
此时的压缩空气达到PSA所需空气质量,空气进入吸附塔前,先经活性碳吸附器。
活性碳吸附器为一只装有活性碳吸附剂的压力容器,活性碳的压紧采用自动压紧装置。活性碳吸附器安装在吸附塔的前级,起保护分子筛的作用,当压缩空气净化系统中的冷干机或过滤器出问题又未被发现时活性碳吸附器可起到短时间除水、除油、除尘的作用,以避免污染分子筛。活性碳吸附器只起预防功能,不可以只依靠它长时间工作。
经活性碳吸附器后,空气进入吸附塔A、B,其中杂质含量如下:
·残油含量≤0.003mg/m3(at21℃) ·残余粉尘≤0.01 µ m
·残余水含量≤1.18g/m3(压力露点:2~l0℃) 压缩空气生成的冷凝液通过冷凝排放管排放到指定地点。 大气量制氮机配有仪表气罐提供所有气动控制阀的空气。
二、分离空气
压缩后的空气通过PC阀AVl01、AVl02 ER AVl03进入吸附塔A 或B。
吸附塔A或B为两只装有碳分子筛的压力容器,是制氮机的主体部分,对氧氮的分离即在此处完成。碳分子筛的压紧采用自动压紧装置。为保证吸附塔运行良好,需定期补充碳分子筛。
PSA工艺是由PC阀AV101—l08八个阀所控制的。
三、变压吸附(PSA)
空气压力越高,CMS表面所吸附的气体分子越多,如图2-2所示,压缩气体进入一吸附塔,从下到上流经塔体。
变压吸附工艺过程(PSA) 如图所示:
吸附塔内充满了CMS,气体通过时,氧分子和氮分子在CMS表面吸附。由于分子直径不同,氧分子吸附在CMS表面多于氮分子。根据流经吸附塔空气的速度,大多数氧分子被吸附,氮分子由吸附塔上端流出。
流量速度决定了气体在吸附塔中的吸附时间,即氧分子的吸附时间:
·流速高→氧吸附时间短→产品气中剩余氧含量高→氮气纯度低 ·流速低→氧吸附时间长→产品气中剩余氧含量低一氮气纯度高 经过一段时间后,CMS被所吸附的氧分子饱和需进行再生,再生是通过降压实现的。由于CMS在低压时不能再吸附气体分子,大多数分子在降压时被排空。这一过程称为解吸。
为达到连续供气,在一个吸附塔处于再生状态时,另一个吸附塔为生产状态。 碳分子筛的性能通常是由产气量和回收率来描述的,这两个性能指标是与产生的氮气纯度、运行压力直接相关的。一般来讲,纯度不变时,产气量是随运行压力的提高而增加的,而回收率只随压力升高稍有增长,当压力一定时,回收率和产气量都随产生的氮气中的氧含量增加而增大,PSA系统的最佳操作压力为0.75Mpa左右。