PSA系列制氮機(jī)工作原理及結(jié)構(gòu)

 工作原理及結(jié)構(gòu)
空分制氮設(shè)備是采用變壓吸附原理,利用碳分子篩從空氣中提取氮?dú)獾难b置。
變壓吸附制氮機(jī)的吸附罐，在壓力高時(shí)，碳分子篩吸附空氣中的氧，而不易被吸附的氮?dú)獬蔀楫a(chǎn)品;在壓力低時(shí)，氧從碳分子篩中脫附出來(lái)。利用壓力的變化，就能有效地從空氣中分離出所需要的氮?dú)狻?/span>
變壓吸附制氮裝置的主要特點(diǎn): 1. 設(shè)備簡(jiǎn)單，體積小,制氮成本低。
2.操作方便,采用自動(dòng)程序控制,操作、維護(hù)費(fèi)用低。
本設(shè)備制成二塔結(jié)構(gòu)，采用常壓解吸流程。空分制氮設(shè)備的產(chǎn)氣量與純度成反比。產(chǎn)氣量大時(shí),氮體的純度降低;反之，減小氣量使氮?dú)獾募兌壬仙?。用戶可根?jù)需要選擇合適的氮?dú)猱a(chǎn)氣量和氮?dú)饧兌取?/span>
本設(shè)備的控制系統(tǒng)采用PLC程序控制器控制閥門(mén)動(dòng)作。制氮機(jī)制氮?dú)饣竟に嚵鞒淌疽鈭D見(jiàn)附圖1、附圖2
附圖2
空氣經(jīng)空壓機(jī)壓縮后，經(jīng)過(guò)干燥、除塵后，經(jīng)過(guò)左吸進(jìn)氣閥進(jìn)入左吸附罐，罐壓力升高，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，未被吸附的氮?dú)獯┻^(guò)吸附床，經(jīng)過(guò)左吸出氣閥、氮?dú)猱a(chǎn)氣閥進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐，這個(gè)過(guò)程稱之為左吸。持續(xù)時(shí)間為58秒。
左吸過(guò)程結(jié)束后，左吸附罐與右吸附罐通過(guò)上下均壓閥連通，使左右吸附罐壓力達(dá)到均衡，這個(gè)過(guò)程稱之為均壓，持續(xù)時(shí)間為2秒。
均壓結(jié)束后，壓縮空氣經(jīng)過(guò)右吸進(jìn)氣閥進(jìn)入右吸附罐，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，富集的氮?dú)饨?jīng)過(guò)右吸出氣閥、氮?dú)猱a(chǎn)氣閥進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐，這個(gè)過(guò)程稱之為右吸。持續(xù)時(shí)間為58秒。
同時(shí)，左吸附罐中碳分子篩吸附的氧氣通過(guò)左排4氣閥降壓釋放回大氣當(dāng)中，此過(guò)程稱之為解吸。反之， 左吸附罐吸附時(shí)，右吸附罐同時(shí)也在解吸。為使分子篩中降壓釋放出的氧氣排放到大氣中，氮?dú)馔ㄟ^(guò)-一個(gè)常開(kāi)的反吹閥吹掃正在解吸的吸附罐，把罐內(nèi)的氧氣吹出吸附罐。這個(gè)過(guò)程稱之為反吹。它與解吸是同時(shí)進(jìn)行的。右吸結(jié)束后，進(jìn)入均壓過(guò)程，再切換到左吸過(guò)程，一直循環(huán)進(jìn)行下去。
制氮機(jī)的工作流程是由可編程控制器控制三個(gè)先導(dǎo)電磁閥，再由電磁閥分別控制八個(gè)氣動(dòng)管道閥的開(kāi)、閉來(lái)完成的。三個(gè)先導(dǎo)電磁閥分別控制左吸、均壓、右排狀態(tài)。左吸、均壓、右排的時(shí)間流程已經(jīng)存儲(chǔ)在可編程控制器中。
當(dāng)流程處于左吸狀態(tài)時(shí)，控制左吸的電磁閥通電，先導(dǎo)氣接通左吸進(jìn)氣閥、左吸產(chǎn)氣閥、右排氣閥，使得這三個(gè)閥門(mén)打開(kāi)，完成左吸過(guò)程，同時(shí)右吸附罐解吸。
當(dāng)流程處于均壓狀態(tài)時(shí)，控制均壓的電磁閥通電，其它閥關(guān)閉;先導(dǎo)氣接通上均壓閥、下均壓閥， 使得這兩個(gè)閥門(mén)打開(kāi)，完成均壓過(guò)程。
當(dāng)流程處于右吸狀態(tài)時(shí)，控制右吸的電磁閥通電，先導(dǎo)氣接通右吸進(jìn)氣閥、右吸產(chǎn)氣閥、左排氣閥， 使得這三個(gè)閥門(mén)打開(kāi)，完成右吸過(guò)程，同時(shí)左吸附罐解吸。
每段流程中，除應(yīng)打開(kāi)的閥門(mén)外，其它閥門(mén)都應(yīng)處于關(guān)閉狀態(tài)。
四、設(shè)備安裝與使用
1.空分制氮設(shè)備應(yīng)置于水泥平面基礎(chǔ)上。
2.管線應(yīng)嚴(yán)格按照流程連接,如附圖2
五、設(shè)備正常開(kāi)車步驟
1、打開(kāi)冷干機(jī)電源，預(yù)冷3-5分鐘;
2、空壓機(jī)開(kāi)啟，壓縮空氣經(jīng)冷干機(jī)和過(guò)濾器處理后進(jìn)入空氣儲(chǔ)罐(用戶可自配)，各壓力表指示逐漸上升; 
3、當(dāng)吸附罐的壓力達(dá)到0.6MPa時(shí)，打開(kāi)控制柜上的電源開(kāi)關(guān)，即可進(jìn)入正常的工作狀態(tài);
4、待氮?dú)鈨?chǔ)氣罐壓力達(dá)到0.6MPa后，然后緩慢打開(kāi)放空閥，這時(shí)可觀察到流量計(jì)浮子上升，調(diào)整氮?dú)饬髁繛橛脩粢罅髁?，通過(guò)氮分析儀顯示，純度達(dá)到用戶要求的純度后，關(guān)閉放空閥，打開(kāi)通往后級(jí)用氣設(shè)備的閥門(mén),產(chǎn)品氮?dú)饧纯墒褂谩Ｕf(shuō)明:如果有外接儲(chǔ)氣罐，當(dāng)儲(chǔ)氣罐壓力為0.6MPa時(shí):
額定流量與實(shí)際標(biāo)態(tài)下的流量關(guān)系為:
(簡(jiǎn)化式)
QN-標(biāo)態(tài)下額定流量
QS-流量計(jì)示值流量
PS-外接氮?dú)鈨?chǔ)氣罐壓力
(表壓)
例: QN= 10 Nm3/h
PS = 0.6MPaX9.8
通過(guò)計(jì)算得出QS~4Nm3/h，此為制氮機(jī)在工作狀態(tài)下，儲(chǔ)氣罐壓力為0.6MPa時(shí)流量計(jì)的示值。
氮?dú)忸~定流量為20 Nm3/h,儲(chǔ)氣罐壓力為0.6MPa時(shí)，流量計(jì)指示應(yīng)為8Nm3/h。