目录
一、前言
二、PSA变压吸附空分制氮机理及操作特性
三、制氮机系统工程配置
四、安全警告
五、主机控制系统
六、技术文件
七、安装
八、维护与操作使用说明
一．前言
1．1 概述：
PSA变压吸附空分制氮机是以压缩空气为原料，采用新型吸附剂碳分子筛，在常温下利用变压吸附原理，将空气中氧气和氮气加以分离，从而获得纯度大于95%的氮气。
本装置具有结构简单，操作方便，随用随开，能耗较低等优点，尤其适合于小规摸生产氮气的需要。广泛用于金属材料、机械零件的热处理保护气氛；合成纤维、石油化工、浮法玻璃等生产过程的充氮防氧化；食品保鲜；粮食储藏、中药防腐、茶叶保色等方面。1．2 适用范围
本说明书是关于操作和维护新恩工业PSA变压吸附制氮机系统的一般指南。其目的是帮助经过培训的操作人员进行系统的启动和停机，正常操作和一般性的维护调节。本说明书不适用于指示操作者进行特殊的操作和系统设置的更改。用户如需对系统的某些部分进行本说明书没有叙述的变更和修改，请与我公司直接联系，求得帮助。
二．PSA变压吸附空分制氮机理及操作特性
本公司的PSA制氮机采用的变压吸附法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。它是以空气为原料，利用一种高效能、高选择性的固体吸附剂-焦炭分子筛对氮和氧的选择性吸附，把空气中的氮和氧分离出来。焦炭分子筛是非极性分子，优先吸附氧。碳分子筛对氧和氮的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的气体（氧气）扩散较快，较多进入分子筛固相；较大直径的气体（氮气）扩散较慢，较少进入分子筛固相。这样气相中就可以得到氮的富集成分。一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生。变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。
2．1 PSA变压吸附空分制氮系统特性
与传统的制氮法相比，该法具有以下优点：
●工艺流程简单，结构外形小，占地面积省；
●自动化程度高，产气快。启动、关机只需按一下按钮，开机20分钟内即可产气；
●能耗低，运行费用少, 原料空气取自自然，只需提供压缩空气和电源即可制氮。
●纯度调整方便,产品纯度只受氮气排出量的影响，可在99%—99.99%之间任意调节；
●可实现无人操作，装置适应性强。
2．2 PSA变压吸附空分制氮机理
参见碳分子筛制氮装置工艺流程图。
如图所示，空气经空气压缩机压缩至0.7-0.75MPa（表压）送至空气储气罐后，经一油水分离器去除大部分油水后，进入冷冻干燥机进行干燥，从冷冻干燥机出来的空气再经两级高效除油过滤器进一步除去空气中的油水后，洁净的压缩空气进入制氮装置。
干燥气通过吸附塔A底部的进气阀进入A塔，经A塔中碳分子筛将其中的氧气、二氧化碳吸附后，高纯度的氮气从塔顶氮气出口阀送入氮气储气罐，并经过过滤除尘后进一步净化。在塔中的吸附压力为0.7MPa（表压），吸附时间约定58秒左右。在A塔进行吸附的同时，B塔进行解吸，塔中的气体由塔底解吸气阀经消声器放空，使塔内压力降至大气压，吸附的杂质大部分可以解吸排出。当A塔吸附、B塔解吸同时结束时，关闭A塔进气阀、氮气出口阀，关闭B塔解吸气阀，同时打开上、下均压阀，使A塔与B塔均压，均压时间大约为2秒，均压结束后，关闭上、下均压阀，并同时进行B塔吸附A塔解吸，此时，打开B塔进气阀、氮气出口阀，A塔解吸气阀。当B塔吸附，A塔解吸结束时，关闭B塔进气阀、氮气出口阀，A塔解吸气阀，同时打开上、下均压阀，使A塔与B塔均压。均压结束后，重复上述步骤，达到连续制氮的目的。
装置中，A、B吸附塔的进气阀、氮气出口阀及上、下均压阀由可编程序控制器按规定的时间自动操作，周期性地进行吸附产气和脱附再生。在氮气出口管路上装了截止阀，用于调节制氮机出口流量和氮气纯度，并装了流量计用以检测流量，设了氮气取样口以检测氮气纯度。
并且新思公司独特的开机程序和关机程序，能快速的达到气体平衡；有效的提高效率，触摸屏显示当前流程，能动态观察切换到哪个步骤。
2．3 PSA变压吸附操作特性
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0.7Mpa。
三、制氮机系统工程配置
保证纯净、干燥的压缩空气是使制氮机正常使用的前提条件，为使制氮机能够正常地运行，适当的工程配置是必须的。
3．1 压缩空气源
制氮机应尽量采用独立的气源即空压机，也可以利用已有的空压站提供压缩空气，但必须要保证供给制氮系统足够的气量和相对恒定的输入压力。若气源的使用点较多的话，就必须对系统进气压力进行控制，以保证正常平稳的运行。
保证稳定的进气压力是制氮系统正常工作的必备条件。
空压机与系统的安装在许可的条件下应尽可能远离，并在其间加装压力调节阀和冷凝水排放支路。
我们一般向用户推荐的空气压缩机是具有世界先进水平的，运转可靠、维护简单、维修周期长、低噪音、无基础运转的螺杆式无油空气压缩机。
用户也可以根据自己的实力、需要，选配往复式空气压缩机。若用户自备空气源进气压力低，将会导致相应低的氮气产量，所以自备空气源的进气压力应稳定，以满足预定的PSA制氮系统设计性能。
3．2 储气罐
储气罐为一设计压力为1.0Mpa 的压力容器，装有安全阀、压力表和冷凝液排放管路。主要功能是作为压缩空气的缓冲器，起稳定和贮存作用，除此外可收集和排除进入压缩空气源的大部分油水冷凝液。
3．3 冷冻干燥机
在制氮主机前加装冷冻干燥机，使进入制氮系统的压缩空气干燥，从而保证制氮设备正常地使用，这一点是十分重要的。
冷冻式压缩空气干燥机是根据冷冻除湿原理，压缩空气在冷冻机中和致冷剂进行热交换，空气中的水分冷却后再次发生冷凝，从而将其中所含的大量水蒸气、油雾冷凝成液滴，由排水器排出。经此处理后的压缩空气，其干燥度可达到常压露点－23℃（压力露点可达1.6℃），含油量不超过5ppm。
3．4 PSA变压吸附制氮机主机
主机按产气量大小及用户的使用要求不同配置，本节只是对制氮主机典型流程的解释。
1)油水分离器—9级过滤器
进入系统的压缩空气最初通过油水分离器，其功能是排除进气源中大量的油、冷凝液及固体颗粒。油水分离器包含装有截止阀的冷凝排放管路，自动排放其中的含油冷凝液。
2)空气管路过滤器—7级过滤器
7级过滤器主要是去除进气中仍然存在的1μm以上的剩余油水悬浮物的微粒，装有油水过滤器一样的冷凝排放管路。
3)高效率除油过滤器－3级过滤器
3级过滤器用于清除进气源中剩余的悬浮颗粒物质（小至0.01μm）,仍然装有油水过滤器一样的冷凝排放管路
注意定期排放油水是保证制氮机正常工作所必需的，定期更换滤芯是保证过滤器正常工作所必需的。
4)吸附塔
为两只装有碳分子筛的压力容器，新恩工业独有的自压紧装置使设备在运行过程中不需要补充分子筛，当达到使用年限后和我们联系我们会继续提供服务。
5)进气阀
6)氧分析仪
氧分析仪位于系统控制柜中，起连续监测氮气产品气体的氧含量的作用，操作期间，从产品集管中取出的试样气体，流过分析仪检测池（标准干燥空气中氧含量20.9%），由此产生一个与氧浓度成正比的信号。
7)控制器
PLC可编程控制器输出信号，自动切换制氮机工作阀门；并且新思公司独有的开关机程序使设备运行过程中效率更高，运行更稳定，对设备的长期使用更有好处。
四、安全警告
4．1 氮气危险
PSA制氮机系统能够产生高纯度氮气。氮气不能支持人的生命，是一种无色、无嗅、化学惰性的气体。氮气是无毒的，但大量氮气的释放可能取代支持生命所需的氧气，含85%或更多的氮气可在短时间内导致窒息或死亡。
大量的不合格氮气必须通过适当管路排放出去。
4．2 压缩空气
在压缩管路附近工作时，应特别注意压缩空气的突然释放或设备的误用，可能导致严
重伤害。在断开管路或更换过滤芯之前，要放掉所有管路和容器的压力，不这样做，可能导致严重伤害。
五、主机控制系统
5．1主机的控制方式
主机系统的控制方式为自动方式，可自动监测显示氮气纯度。
系统是通过氧分仪来采样检测氮气的纯度，当纯度达到设定值后，手动关闭放空阀，打开流量计阀向外输气。通过氮气出口阀的开度，来调节氮气的纯度和流量，氮气的纯度随流量的增加而降低。
触摸屏及电气部分
1.触摸屏主界面显示的是制氮机简略流程图，上面空气处为进口，当制氮机运行时，箭
头闪烁，同时流程图上对应的阀门开始动作，变暗表示阀接通，没有变化表示关闭，当氮气出气时对应出气口的箭头闪烁。
2.右边表示的是切换时间当A塔吸附时对应的吸附时间由0到设定时间变化，当吸附结
束后回复0，其他A-B均压、B塔吸附、B-A均压表示方法同上。
3.用户等级，当用户打开隐藏界面时，上面显示当前等级。你可以输入高等级密码来切
换高等级，从高等级2能切换到低等级1、0，可以设定时间，注意输入月份不要超过12，日期不要超过30，时不超过23，分不超过59，不然可能发生不可预测的错误。
4.当打开高等级用户时，可以设定各种吸附均压时间。注意：非专业人员不要修改时间
5.当打开高等级用户时，可以在流程界面上左上角点击可以打开隐藏界面输入输出点，
能察看对应的可编程控制器点是否接通，接通时闪烁；还可以查看设备累计运行时间，这个时间对于何时更换分子筛及设备的使用频率有参考作用。
6.当进入事件记录时可以显示事件发生的时间，结束时间以及时间内容，当报警或事件
消除时颜色变淡，没有消除时颜色较深。靠这个可以准确地记录诸如氧含量报警时间和恢复时间。
7.其它还有新恩简介，联系方法及产品目录，新恩工业致力于气站工程等气体系统方面
的研究和创新，新恩工业的诸多成功案例也表明了这一点。
电气问题
1.如果发现点击触摸屏时不变亮，看POWER灯是否亮，不亮可能是保险烧或者24VDC电
源没有，保险为1A的保险丝。
2.发现报警出现 PLC no response和PLC response error时表示没有连上网，注意看
连接电缆有没有插好，以及其它问题。如果不能解决请联系触摸屏厂家或新恩气体；
如果出现System severe error请联系触摸屏厂家或新恩气体。
3.触摸屏正常通电时POWER、CPU灯常亮，当连接到PLC可编程控制器时COM灯亮。5．2氧分仪的标定
氧分析仪中的氧检测池在出厂时都是经过了严格的标定。氧检测池在使用过程中会发生漂移，所以应该在使用一段时间后，对氧检测池重新进行标定。
利用空气中氧含量恒定的原理进行满刻度标定。压缩空气进入系统后，先将气体取样支路接入空气进气一方，等待5分钟左右观看测量值是否为“20.9”，如果不符，需要重新调整。
六、技术文件
6．1 图纸文件
●工艺流程图
●电气原理图
●装配图
6．2 主要技术指标：
设计参数：
环境压力常压
环境温度0~40 ℃
相对湿度 80 %
空气进口温度25 ℃
设备参数:
工作压力≥0.7 MPa
额定功率≤1 kW
电源~220V/50Hz
检验合格送至后级的氮气应达到下列技术指标：
排气量≤240 Nm3/h
排气压力≥0. 5 MPa
常压露点≤-40 ℃
氧含量≤5 %
七、安装
7．1 安装要求
1)清洁、干燥的压缩空气
2)220V/50HZ的电源
7．2 常规安装方式
制氮机系统应置于固定的位置，放在平整的地面上。要避免把装置放在温差很大的地方，同时还应位于通风良好的区域。如果装置处于房间内有限的区域内，则必须将富氧放空气体和不合格的氮气用管路排至室外。
电源线应通过电源入口引入到装置，电源线的连接器位于电源控制板上。核对所有电缆接头，以保证正确连接。
所有管路接口上均需使用聚四氟乙烯带或类似产品，以保证密封。给装置接通电源，然后向装置输入压缩空气，检查是否漏气。
警告在断开连接对管路或管件进行装配之前，要释放所有管路和容器的压力，否则可能会导致严重伤害。
7．2．1 在空压机出口加装进气调节阀
每一套系统的配置都是根据所需产品气体的纯度和流量来制订的，系统所配置的空气源的气量要满足系统所需气量的要求，一般要大一些。所以在空压机出口处安装进气量调节阀使得空气进入系统的量可以调节。
7．2．2 制氮主机的排放支路连接
制氮主机除有空气进气口和氮气成品气出口外，还有超标氮气排放口，富氧气体排放口和过滤器下部的水排放口。一般来讲，水排放口是间断少量排放，可不作处理。超标氮气排放口必须引至适宜安全的环境。
7．2．3 储气罐的清扫
系统中配置的各气罐特别是氮气储罐连入系统前应以压缩空气进行吹扫。
7．2．5 设备的布局
各设备安装布局距离既要考虑现场情况又要兼顾维护方便，空压机尽可能远离一些并
单独安装，同时需良好的通风散热和隔音，其他设备间隙不得小于0.5米。
八、维护与操作使用说明
8．1 维护
8．1．1 氧分析仪校准
氧分析仪的具体操作和维护请参照相应的使用说明。在使用期间，校准可能稍有偏移，每月应检查一次。
8．1．2 空气压缩机及配套设施的操作维护
PSA系统的空气源是空气压缩机，它是唯一的运动部件，其操作维护非常重要，要按空气压缩机制造厂家的使用说明书进行操作维护。
另外根据不同的用户需要，系统还配有“冷冻干燥器”等辅助配套设施，也应按该设备制造厂家的使用说明书进行操作维护。
8．1．3 制氮机日常检查维护
在设备投入运行之时，用户需对设备的运行情况作全面了解，本公司在进行设备的检查维修时均需参考用户的使用档案。
制氮机日常检查维护内容
8．2 系统常见问题的处理方法
8．3 系统操作规程
警告开机前，一定要详细阅读各设备使用说明书等全部技术文件，否则，将造成人身伤害和设备损坏。
8．3．1 开机
1)开启冷干机
2)启动空压机，并调整空压机的出口压力至0.7-0.75MPa；
3)打开电磁阀气源进口球阀，将压力调整至4-5bar左右，按下制氮机面板上的电源按
钮（之前黄灯应该亮，不然就是无电源），制氮机控制系统供电，这时按下制氮机启动停止按钮（按一下，连按两下不能启动，启动时绿色运行指示灯亮），设备开始进入开机程序，等6分钟左右后开机程序结束系统开始往后级供气。根据控制面板上的触摸屏显示流程图或两个吸附塔的压力变化来判断两吸附塔是否正常切换；
4)接通控氧仪，打开取样阀，检测氮气纯度。注意采样气量不宜过大。
调整氮气出口阀的开度，来调节氮气的纯度和流量。
注意在纯度调整的过程当中，都需要以进气量调节阀来控制稳定的系统工作压力，不然，系统难以进入稳定工作状态。
8．3．2 关机
1)关闭氮气出口阀和取样阀；
2)按下制氮机启动停止按钮，设备进入关机程序段，绿色运行指示灯开始闪烁，一分钟
后熄灭，这时关机程序结束；切断制氮机电源和空压机电源；
3)切断冷干机电源。
1.特别注意事项
1.1操作、维护设备请熟阅说明书及经过专业技术人员培训后方可进行；
制氮机 制氮机，是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。 根据分类方法的不同，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法，工业上应用的制氮机，可以分为三种。 制氮机是按变压吸附技术设计、制造的氮气设备。制氮机以优质进口碳分子筛（CMS）为吸附剂，采用常温下变压吸附原理（PSA）分离空气制取高纯度的氮气。通常使用两吸附塔并联，由进口PLC控制进口气动阀自动运行，交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。 中文名制氮机 含义制取氮气的机械组合 工作原理利用碳分子筛的吸附特性 主要分类深冷空分，膜空分，碳分子筛空分、 1工作原理 1. ? PSA变压吸附制氮原理 2. ?深冷空分制氮原理 3. ?膜空分制氮原理 2主要分类 1. ?深冷空分制氮 2. ?分子筛空分制氮 3. ?膜空分制氮 3设备特点 4系统用途 5技术参数 工作原理 PSA变压吸附制氮原理 碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。
PSA制氮机 使用说明书 北京海恩康科技有限公司
目录 一、简介 二、主要技术参数 三、工作原理与工艺流程 四、运输与安装 五、使用与操作 六、安全使用及注意事项 七、日常维护与保养 八、常见故障与分析 九、附图及附表 1、工艺流程图 2、电控原理图 3、外形图 4、流量计修正值表
一、简介 该设备是根据PSA变压吸附原理，利用碳分子筛独特的性能，从空气中分离出廉价的氮气。 该设备具有流程简单、结构紧凑、占地面积小、操作简便、随开随用、制氮成本低、安全可靠、耗电少、氮气纯度可调，产气压力高等显著特点，是一种理想的利用空气为原料制取氮气的空分设备。随着科学的进步及经济的发展，氮气的用途日益广泛，它在冶金、热处理、石油化工、食品、保鲜、医药工业、电子等诸多行业是必不可少的重要的保护气源之一。 二、主要技术参数 设备规格型号：PSA-490-5 1、产气量： 5 Nm3/h 2、氮气纯度：99.9-99.99 % 3、含氧量：≤0.5 % 4、气体露点：-40 ℃ 5、进出气口压差：≤0.1Mpa 6、吸附罐解吸方式：常压解吸 7、出口压力：≥0.5 Mpa 8、进口压力：≥0.8 Mpa 9、设备安装条件： ①环境：温度5-35℃相对湿度＜75% ②电源：AC220V 50HZ 功率：制氮机：0.3 KW ③耗气量： 5 Nm3/min 含油量≤3mg/m3，温度＜40℃，压力0.8 Mpa 三、工作原理与工艺流程 工作原理：碳分子筛是一种以煤或果壳为原料经特殊加工而成的黑色颗粒。其表面布满了无数的微孔。碳分子筛分离空气的原理，取决于空气中氧分子和氮分子在碳分子筛微孔中的不同扩散速度，或不同的吸附力或两种效应同时起作用。在吸附平衡条件下，碳分子筛对氧、氮分子吸附量接近。但在吸附动力学条件下，氧分子扩散到分子筛微孔隙中速度比氮分子扩散速度快得多。因此，通过适当的控制，在远离平衡条件的时间内，使氧分子吸附于碳分子筛的固相中，而氮分子则在气相中得到富集。同时，碳分子筛吸
PSA制氮机简介 碳分子筛变压吸附(简称:PSA)制氮装置，是一种新型的空气分离的高新技术设备，以压缩空气为原料，碳分子筛为吸 附剂，采用变压吸附流程制取氮气。在常温常压下，利用空气中的氧和氮在碳分子筛表面的吸附量的差异及氧和氮在碳分子筛中的扩散速率不同,通过可编程序控制器控制气动阀的启闭，实现加压吸附、减压脱附的过程，完成氧、氮分离，得到所需纯度氮气，氮气的纯度和产气量可按照客户要求调节。本公司生产的DFD系列普氮型制氮装置，氮气纯度为95%--99.999%，产气量为1Nm3 /h--3000Nm3 /h。 如果客户要求高纯度的氮气，则可以在DFD制氮装置后面配套我公司生产的加氢或加碳脱氧系列氮气纯化装置，纯度可以达到99.9999%，露点达到-70°C，氧含量为1ppm的高纯氮气。 PSA制氮机的特点 、成本低：PSA先进工艺是一种简便的制氮方法，开机后几分钟产生氮气，能耗低，氮气成本远远低于深冷法空分制氮和市场上的液氮。 2、性能可靠：进口微电脑控制，全自动操作，无需要特别训练的操作人员，只需按下启动开关，就可自动运转，达到连续供气。 3、氮气纯度稳定：完全由仪表监控、显示，确保所需氮气纯度。 4、选用优质进口分子筛：具有吸附容量大，抗压性能强，使用寿命长等特点。 5、高品质的控制阀门：优质的进口专用气动阀门可以保证制氮设备可靠地运转。 6、雄厚的技术力量和优良的售后服务：现场安装只需管道和电源，专业技术人员指导和定期回访，从而保证设备稳定可靠、长期运行。 PSA制氮机的应用领域 一．SMT行业应用 充氮回流焊及波峰焊，用氮气可有效抑止焊锡的氧化,提高焊接润湿性，加快润湿速度减少锡球的产生，避免桥接，减少焊接缺陷，得到较好的焊接质量。使用氮气纯度大于99.99或99.9%。 二．半导体硅行业应用 半导体和集成电路制造过程的气氛保护，清洗，化学品回收等。 三．半导体封装行业应用 用氮气封装、烧结、退火、还原、储存。维通变压吸附制氮机协助业类各大厂家在竞争中赢得先机，实现了有效的价值提升。 四．电子元器件行业应用 用氮气选择性焊接、吹扫和封装。科学的氮气惰性保护已经被证明是成功生产高品质电子元器件一个必不可少的重要环节。 五．化工、新材料行业行业应用 用氮气在化工工艺中创建无氧气氛，提高生产工艺的安全性，流体输送动力源等。石油：可应用于系统中管道容器等的氮气吹扫，储罐充氮、置换、检漏，可燃性气体保护，也应用于柴油加氢和催化重整。 六．粉末冶金，金属加工行业，热处理行业应用 钢、铁、铜、铝制品退火、炭化，高温炉窑保护，金属部件的低温装配和等离子切割等。 七.食品、医药行业行业应用 主要应用于食品包装、食品保鲜、食品储存、食品干燥和灭菌、医药包装、医药置换气、医药输送气氛等。 八. 其他使用领域 制氮机除了使用在以上行业以外，在煤矿、注塑、钎焊、轮胎充氮橡、橡胶硫化等众多领域也得到广泛使用。随着科技的进步和社会的发展，氮气装置的使用领域也越来越广泛，现场制气（制氮机）以其投资省、使用成本低、使用方便等优点已经逐渐取代液氮蒸发、瓶装氮气等传统供氮方式。 PSA制氮机的工艺流程图
制氮机组工作原理 工作原理：碳分子筛是一种以煤或果壳为原料经特殊加工而成的黑色颗粒。其表面布满了无数的微孔。碳分子筛分离空气的原理，取决于空气中氧分子和氮分子在碳分子筛微孔中的不同扩散速度，或不同的吸附力或两种效应同时起作用。在吸除平衡条件下，碳分子筛对氧、氮分子吸附量接近。但在吸附动力学条件下，氧分子扩散到分子筛微孔隙中速度比氮分子扩散速度快得多。因此，通过适当的控制，在远离平衡条件的时间内，使氧分子吸附于碳分子筛的固相中，而氮分子则在气相中得到富集。同时，碳分子筛吸附氧分子的容量，因其分压升高而增大，因其分压下降而减少。这样，碳分子筛在加压时吸附氧分子使氮分子得到富集，减压时解吸出氧分子排到空气中，如此反复循环操作，达到分离空气的目的。简称PSA制氮。2、工艺流程本装置按工艺流程划分：可分为空气源净化处理部分；变压吸附制氮部分；缓冲罐部分等三部分。 空气源净化处理部分：由冷冻干燥机（气源系统），多级过滤器（气源系统），高效除油器，空气缓冲罐等组成。由无油压缩机压缩的空气（含油量≤0.01mg/m3,压力≥0.65MPa）经过滤器分离滤除杂质，然后进入冷冻干燥机（或冷却器）进行冷冻干燥出水。（冷冻干燥机设有自动排水器能自动排出大量的水份。）然后进入高效除油器除去微量油分。经以上处理后的压缩空气是洁净的无油干燥空气贮于空气缓冲罐中。变压吸附制氮部分（又称组件），由吸附罐B1、B2及相关管路阀门组成。干燥的空气进入B1或B2罐时，空气中氧气和二氧化碳被分子筛吸附，从吸附塔输出的是工业粗氮，经过滤器F2源源不断贮存在氮气缓冲罐C2中。B1和B2罐每隔1分钟自动交换一次，一个工作，一个再生。
第一部分安全 1. 安全 用户在开启运行本制氮系统之前，应认真阅读本手册以及有关部件的技术资料，并经本系统设备制造商- - -山东佳脉气体设备有限公司（以下简称GAMMA）指派的售后服务人员培训合格以及获得操作许可。严禁未经上述培训合格和获得操作许可的一切人员开启、运 行、操作或维护本设备。在安装、操作和维护系统前，手册中的安全警告必须引起特别重视。GAMMA不对由用户的安装、操作及维护错误而造成制氮系统及其他损害负责。 1.1 系统指定用途 在没有得到GAMMA的书面批准，不能作以下改动： 改动设置超过5.3.1节中的限制范围 系统本身硬件装置的改变 如以上情况发生，GAMMA对有关用户的质保承诺将自动失效。 1.2 防止事故规定 所有预防事故条款是由国家法定部门规定的，在操作时须严格遵守。 1.3 危险来源 人身伤害！ 由于系统的自动操作功能， PSA系统有可能自动启动。在任何养护工作开始前，必须关闭整个系统及系统各部分。 人身伤害！ 系统装置和管道均为带压状态。在拆卸管路和系统部件时，系统带压气体立即向外扩张，会直接或间接造成人身伤害。在养护开始前，系统和管道须泄压。 本设备的压力容器的工作压力不能高于其设计压力。安全阀应根据国家劳动部的有关规定定期校准和检验。 火灾 ! PSA制氮系统排放出的废气中为浓缩氧气（approx.35Vol.%），因此，应确保安装本设备的机房通风良好并禁止吸烟，或以钢管将废气从设备接至室外安全处排放，避免与明火以及易燃易爆物质接触，防止引起火灾。 中毒! 尽管废气中为浓缩氧气（approx.35Vol.%），但切不可用于呼吸，否则废气中的杂质及其他有害成分会对身体造成损害。 窒息 ! 本设备的气体产品为氮气，仅含有微量的氧气。吸入该气体或置身于该气体环境内，会使人缺氧或窒息死亡。用户必须严格防止该气体泄露或排放到人员活动的密闭空间场所。安装本设备的机房应保证通风良好。
变压吸附式制氮设备 一、变压吸附制氮设备，即PSA制氮设备，其工作原理如下述： 变压吸附 (Pressure Swing Adsorption，简称PSA制氮) 是一种先进的气体分离技术，它在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位。一般PSA制氮选择优质进口碳分子筛（CMS）为吸附剂，它吸附空气中的氧气、二氧化碳、水分等，而氮气不易被吸附。 在吸附平衡的情况下，任何一种吸附剂在吸附同一种气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸附量越大，反之，压力越低，吸附量越小。如上所述，使用较高压力的压缩空气，碳分子筛对氧气、二氧化碳、水分等的吸附量会增大，可以提高分子筛的吸附效率。 碳分子筛对氧和氮在不同压力下某一时间内吸附量的变化差异曲线如下图： PSA碳分子筛制氮装置中有两个装满碳分子筛的吸附塔，洁净、干燥的压缩空气进 入变压吸附制氮装置，流经装填有碳分子筛（CMS）的吸附塔。压缩空气由下至上流经 吸附塔，利用分子筛在不同压力下对 氮和氧等的吸附力不同，氧气、水、 二氧化碳等组份在碳分子筛微孔吸附， 未被吸附的氮气通过吸附塔，在出口 处富集，成为产品气，由吸附塔上端 流出，进入缓冲罐。经一段时间后， 吸附塔中碳分子筛吸附达到饱和，需 进行再生。（吸附塔内吸附再生简单示意图如左图） 再生是通过停止吸附步骤，降低吸附塔的压力来实现的。已完成吸附的吸附塔短期 均压后开始降压，脱除已吸附的氧气、水、二氧化碳等组份，完成再生过程。 两个吸附塔交替进行吸附和再生，从而产生流量和纯度稳定的产品氮气。两只吸附 器的切换由控制系统智能控制自动完成。
二、变压吸附制氮设备组成及工艺流程示意： 三、变压吸附制氮设备产品图片（只有制氮主机，不含配套设备）：
PSA制氮机工作原理及工艺流程 一、基础知识 1．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℃。 2．压力知识 变压吸附（PSA）制氮工艺是加压吸附、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。 二、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 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。 由这两个吸附曲线可以看出，吸附压力的增加，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。 三、PSA制氮基本工艺流程 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，未吸附的氮气穿过吸附床，经过左吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐，这个过程称之为左吸，持续时间为几十秒。左吸过程结束后，左吸附塔与右吸附塔通过上、下均压阀连通，使两塔压力达到均衡，这个过程称之为均压，持续时间为2~3秒。均压结束后，压缩空气经过空气进气阀、右吸进气阀进入右吸附塔，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，富集的氮气经过右吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐，这个过程称之为右吸，持续时间为几十秒。同时左吸附塔中碳分子筛吸附的氧气通过左排气阀降压释放回大气当中，此过程称之为解吸。反之左塔吸附时右塔同时也在解吸。为使分子筛中降压释放出的氧气完全排放到大气中，氮气通过一个常开的反吹阀吹扫正在解吸的吸附塔，把塔内的氧气吹出吸附塔。这个过程称之为反吹，它与解吸是同时进行的。右吸结束后，进入均压过程，再切换到左吸过程，一直循环进行下去。 制氮机的工作流程是由可编程控制器控制三个二位五通先导电磁阀，再由电磁阀分别控制八个气动管道阀的开、闭来完成的。三个二位五通先导电磁阀分别控制左吸、均压、右吸状态。左吸、均压、右吸的时间流程已经存储在可编程控制器中，在断电状态下，三个二位五通先导电磁阀的先导气都接通气动管道阀的关闭口。当流程处于左吸状态时，控制左吸的电磁阀
碳分子筛制氮机 使 用 说 明 书
重工电机科技股份 二零零八年一月 目录 一、概述 二、主要特征与主要性能参数 三、变压吸附制氮原理及工艺流程 1．工作原理 2．工艺流程 四、变压吸附制氮安装操作及维护 1．安装 2．操作 3．维护保养 五、常见故障及排除方法 六、气体流量修正说明
七、技术文件目录 八、通用流程图/电原理图/接线图 安全敬告 在操作制氮机前，请务必仔细阅读说明书、注意事项 安全注意事项： （1）储气罐排污 储气罐使用一段时间后，应打开排污阀，进行排污。如果储罐有剩余气体，排放时应避免气流直接冲击人体。以防止可能出现的危险。 （2）拆卸管路 拆卸管路时应确认管路中没有压缩空气。如有，应将压缩空气排净后再进行拆
卸。 （3）回吹球阀的设定 回吹球阀经调试人员设定好回吹量,操作人员不得再动。 （4）流量控制阀门的设定 阀Q4经技术人员定好流量后,操作人员一般不用再调。在初次送气时,阀Q4应全部关闭,打开Q3后，再缓慢调整Q4至所需流量,调整Q4的同时,应相应调整减压阀T,使两者同时达到压力与流量要求。 （5）样气检测阀门的设定 测量气体流量通过调速阀TS来调定。样气流量为350+50毫升/分，一次调定后，不再调。（一般以脸颊感觉不到气流，嘴唇能感觉到气流为准） （6）空压机的安全操作 依据空压机说明书对其进行安全操作。 （7）吸附塔法兰盖拆卸步骤 打开吸附塔上法兰盖时，先应对称拆卸任意两个螺栓（成180度角）。逐步将法兰上剩余的螺栓拆掉。 一、概述 氮气在自然界中分布很广,是空气的主要成分(约占78%),在常温常压下无色、无味、无毒、不燃、不爆,使用上很安全。氮气分子结构十分稳定,化学性质很不活泼,通常难以同其它物质发生化学反应,表现为很大的惰性,被广泛用
KHN39-1000型制氮机操作标准手册 一、目的 为提高公司内制氮机操作人员数量，发现问题能够及时解决，保证各车间能够正常使用，延长制氮机使用寿命，特制订本标准操作手册。 二、适用范围 公司内车间设备员、负责人，公共系统监管人员。 三、术语解释 KHN39-1000型PSA制氮机：KHN型变压吸附氮气设备采用优质碳分子筛为吸附剂，利用PSA（全称PRESSURE SWING ADSORPTION）变压吸附原理，直接从压缩空气中获取氮气。氮气流量可达到10-2000Nm3/h，氮气纯度95~99.999%。在一定压力下，由于动力学效应，氧、氮在碳分子筛上的扩散速率差异较大，短时间内氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子气相富集，达到氧氮分离的目的。由于碳分子筛对氧的吸附容量随压力的不同而有明显的差异，降低压力即可解吸碳分子筛吸附的氧分子，以便碳分子筛再生，得到重复循环使用。 制氮系统有两只吸附塔，吸附塔中填充碳分子筛，一塔吸附氧，制取氮气，另一只塔解吸再生，排出上次吸附在碳分子筛表面的氧，每次吸附时间为58（预设）秒，切换前两只吸附塔同时均压，使压力相等，然后切换吸附塔，如此循环交替，连续产生高品质氮气。 空气压缩机 制氮机Array净化设备
空气压缩机 净化设备正面 净化设备背面 制氮机 工艺流程图 四、基本流程 控制面 板简介 制氮机开机前准备 制氮机的开、停机 制氮机的维护保养 油气分离器 活性炭过滤器 精密过滤器 除油过滤器 微热再生器 制氮机吸附筒 空气压缩机
五、工作指导 （一）制氮机控制面板简介 1、纯度报警指示灯：此灯亮时设备正在产出不合格氮气。（设备刚开机时有半小时左右氮气不合格但纯度有所上升属正常现象）。 2、合格氮气指示灯：此灯亮时说明设备氮气合格，并往管网内输送合格氮气。 3、启动/停止旋钮：当把本地/远程旋钮旋至“本地”时，旋至启动后，氮气设备启动，旋至停止则氮气设备停止。 4、本地/远程旋钮：旋至本地时为本地控制状态，旋至远程则为远程控制状态。 5、手动/自动排空功能：开机时旋转至“自动”，当氮气浓度达到99%以上时，旋转至“手动。 6、氮气分析仪：显示出口成品氮气瞬时纯度。 7、气缸报警指示灯：此灯亮时说明氮气筒内分子筛不足，需要补充分子筛。 8、触摸屏：显示氮气流量纯度、设备进出口压力、故障信息、故障报警、在线修改设备运行参数及维护提醒等功能。 氮气分析仪 触摸屏 合格氮气指示灯 气缸报警指示灯 本地/远程旋钮 手动/自动排空功能 纯度报警指示灯 启动/停止旋钮
PSA变压吸附制氮设备培训资料 一、瑞气简介: 二、瑞气制氮设备的命名 □ □ —□ 产氮规格(N m3/h) 产品氮气纯度代码 制氮机类型： BGPN－普通常规型 PGPN－食品专用型 KYZD－矿用地面移动式 KYGD－矿用地面固定式 举例说明：BGPN295-1000表示普通常规型制氮机，产品氮气纯度为99.5%，产氮规格为1000Nm3/h。 三、设备组成及工作原理 1、设备组成 变压吸附制氮设备由空气净化组件、空气缓冲组件、PSA氧氮分离组件、氮气缓冲组件、电气控制系统五大部分组成。见图1 图1 2、工作原理
变压吸附制氮设备，是采用碳分子筛作为吸附剂，利用变压吸附的原理来获取氮气的 设备。在一定的压力下，利用空气中的氧、氮在碳分子筛表面的吸附量的差异，即碳分子筛对氧的扩吸附远大于氮，通过可编程序控制气动阀的启闭，达到A、B两塔交替循环，加压吸附、减压脱附的过程，完成氧氮分离，从而得到所需纯度的氮气。 吸附：高压正流空气通过吸附器，其中水分、 二氧化碳和大部分碳氢化合物被分子筛吸收。 再生：低压反流污氮通过吸附器，吸附在分子 筛上的水分、二氧化碳和碳氢化合物被低压污氮 带走。 均压：需要再生的吸附器和完成再生的吸附器 进行压力平衡，以减少切换损失。 减压：吸附器通过放空消音器减压到接近大气 压力。 升压：用PSA后空气流的一部分，将再生后 的吸附器升高到吸附压力。 一个吸附器从吸附结束到再次吸附的工作过程如下：吸附结束→均压→减压→再生冲洗 →均压→升压→再次吸附。详见图 3、空气净化组件-AC 空气净化组件又叫AC部分，碳分子筛是变压吸附设备的核心部份,油中毒是碳分子筛的主要失效形式之一,对水的吸附会降低碳分子筛对氧的能力,有油润滑的空压机排出的压缩空气通常含有油和水,所以,必须在压缩空气进入氧氮分离组件前除油除水。 空气净化组件由管道过滤器、冷冻干燥机、精过滤器、超精过滤器、活性炭除油器、自动排污阀、球阀等组成。见图2 空气净化组件：作用是除去压缩空气中的尘埃、水和油，为氧氮分离组件提供洁净的原料—空气。
变压吸附（ＰＳＡ）制氮机工作原理 １．概述 变压吸附法属于物理方法净化气体，原理是利用吸附剂对不同气体的吸附特性使气体净化、变压吸附的操作循环是在二个不同压力条件下进行，在高压下吸附混合气体中的杂质，低压下解吸，这中间没有温度变化，因此过程不需要热量，与其它需要供热的方法相比设备装置比较简单，但变压吸附的缺点是放空与吹净时有效气体的损失大． ２．变压吸附制氮装置工作原理 变压吸附制氮装置，是一种新型的空气分离设备，以压缩空气为原料，碳分子筛为吸附剂，采用变压吸附流程，在常温低压下，利用空气中的氧气和氮气在碳分子筛中的扩散速率不同，把氧气和氮气加以分离． ３．工艺流程 变压吸了会制氮装置工艺流程是用在常温下变压吸附法．变压吸附为无热源的吸附分离过程，碳分子筛对吸附组分（主要是氧分子）的吸附容量因其分压升高而增加，因其分压的下降而减少．这样，碳分子筛在加压时吸附，减压时解吸，放出被吸附的部分，使碳分子筛再生，形成循环操作． 变压吸附过程，循环过程包括：吸附、均压、降压、释放、冲洗、然后再充压、吸 变压吸附制氮装置工艺流程图 工作原理 空压机产生高压空气（0.６MＰa－0.８MＰa）经过空气储气罐缓冲—→Ｃ级过滤器（主要过滤压缩空气中的水分）—→冷干机干燥除水—→Ｔ级过滤器（主要过滤压缩空气中的水和油）—→Ａ级过滤
器（主要过滤压缩空气中的油）—→活性碳过滤器（过滤油）—→吸附塔１（进入吸附塔的压缩空气是经ＰＬＣ编程器控制1、2、3、4、5、6、7、8、9气动阀的关、闭来实现气体的流向、吸附塔的加压吸附、减压解吸的过程）—→吸附塔2—→氮气储气罐—→流量计—→仓房
DM系列膜分离制氮机使用说明书 山西汾西机电有限公司 2010年
目录 一、概述 二、主要特征与主要性能参数 三、膜分离制氮原理及工艺流程 1．工作原理 2．工艺流程 四、膜分离制氮机安装操作及维护 1．安装 2．操作 3．维护保养 五、常见故障及排除方法 六、运输及贮藏 七、气体流量修正说明 八、技术文件目录
一、概述 膜分离空分技术是八十年代国外新兴的高科技技术，属高分子材料科学，虽起步较晚，但发展较快，就像微电子、半导体一样，是工业战线上的一场技术革命，是二十一世纪新型的十大高科技产业之一，国际上流行的说法：谁掌握了膜技术，谁就掌握了化工的未来。 1、膜分离制氮装置简介 膜分离制氮技术是在常温条件下供应不间断的气态氮。压缩的干燥空气气流通过数百万根与人类头发相近的纤维时过滤出氮气，达到产生出气态氮的目的。 氮气的纯度和流量在自动控制中，保证它们与所需的氮气完全一致。它具有如下主要特征： 1）启动迅速，操作简单，开机后短时间内即可得到合格的氮气； 2）氮气的纯度、流量和压力具有高稳定性； 3）没有运动部件，故障率低，运行可靠性高； 4）系统运行成本低； 5）通过增加膜组数量即可适应用户的氮气用量变化（需配置相应气源）； 6）系统为模块式设计，结构紧凑，占地面积小； 7）气体分离过程无噪音、无污染，并且不产生任何有害废弃物。 2、执行标准 MT/T774-1998 《煤矿用移动式膜分离制氮装置通用技术条件》 JB/T6427-2001 《变压吸附制氧、制氮设备》 Q/140000 SQ8035-2003 《矿用防灭火制氮装置》 3、用途 DM系列膜分离制氮装置适用于具有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中的煤层的防火和灭火。 4、使用条件 适用于在下列条件下工作： （1）环境空气温度范围为5℃～40℃；
DM 煤矿用膜分离制氮装置 使 用 说 明 书 北京瑞赛长城航空测控技术有限公司
目录 1 安全知识 (3) 2 概述 (3) 3 结构特征与工作原理 (3) 4 制氮装置特点及优点 (6) 5 尺寸、重量 (6) 6 安装调试 (6) 7 使用操作 (7) 8 设备维护 (7) 9 运输贮存 (8) 10 设备检验 (8) 11 随机附件 (9) 12 产品担保条款 (9) 电气原理图 (11) 煤矿用膜分离制氮装置原理图 (12) 过滤器滤芯更换步骤 (13) 活性炭的使用时间及更换方法 (14)
DM-800煤矿用膜分离制氮装置使用说明书 1 安全知识 在安装、调试、操作、维护本制氮系统之前，请务必先阅读以下安全警示！ 对于不顾上述安全警示，漠视安全知识，不遵守安全操作规范等造成的人员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、制氮机、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。 制氮系统请注意用电安全！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。 本制氮系统中的所有设备必须由专业人员或经过技术培训并合格的操作人员操作。否则，造成设备损坏我方将不负任何责任，也不在设备保修范围之内伤亡及财物损坏等，我公司将不承担任何责任。 在使用系统设备前，首先必须阅读本《使用说明书》的全部内容，在全面了解有关知识的基础上，才可动手操作各设备。若有未详尽之内容，询问本公司技术人员。 2 概述 2.1 DM系列煤矿用膜分离制氮装置（以下简称制氮装置），采用了世界制氮领域的最新技术—中空纤维膜分离制氮技术，是通过引进、消化、吸收国外的先进技术，经过公司的科研人员研究、开发而成，其主体部分采用了日本宇部公司的UBE510氮膜系统。气源预处理系统的主要部件均采用进口或合资高质量产品，并采用了智能化微机控制使该装置达到了国内先进水平，得到了用户的一致好评。本产品用于煤矿井下防灭火，因为本产品为爆炸性气体环境用电气设备,所以可在煤矿下具有煤尘、瓦斯的爆炸性气体环境下使用。产品系统采用微电脑自动化控制且为矿用隔爆兼本安型防爆类型,所以本产品安全性高。且产品对环境和能源没有任何污染和破坏 2.2 工作条件： 2.2.1海拔不超过2000米； 2.2.2周围环境温度为5℃-40℃之间； 2.2.3周围空气相对湿度不大于95%（25℃）； 2.2.4可在含有爆炸性气体环境中； 2.2.5在垂直面的安装倾斜度不应超过5°； 2.2.6在无显著摇动和冲动震动的地方； 2.2.7在无明显破坏绝缘的气体或蒸汽的环境中； 2.2.8在无滴水及其他液体渗入的地方； 2.2.9提供给机器的电源应为对称为660V或1140V三相交流电，误差范围应在±10%之内。 2.2.10提供给机器的冷却水源为≥30m3/h，压力0.2-0.4MPa，入口温度：≤32℃，污垢系数：0.0006 m3/h。进入水管径为２″和1″ 3 结构特征与工作原理 3.1 空纤维膜分离制氮原理： 中空纤维膜分离气体的总过程是由溶解和扩散两部组成的，即混合气体在膜的高压侧表面，以不同的溶解度溶于膜内，然后在膜两侧压力差的推动下，混合气体的分子以不同的速度向膜的低压扩散，渗透速率较快的气体如：水气、氧气等，透过膜后在膜透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体如：氮气、氩气等则在滞留侧被富集，从而达到混合气体分离之目的。 例：当以加压净化空气为原料时，氧气的渗透速率大于氮气，通过膜分离之后，高压侧被留下
PSA 变压吸附制氮和故障处理探讨 雷志华 （浙江宁波春晓天然气处理厂，浙江宁波315830） 摘要：氮气是一种中性惰性气体，非活化状态下，氮气可作为保护气体用于防爆（惰化）或防止工作介质被氧化等场所， 被广泛用于石油化工、 天然气开采及加工、金属热处理、干燥和防腐保护等领域中。文章介绍了变压吸附制氮装置的配置、工作原理及PSA 制氮装置的应用以及简单故障处理。关键词：变压吸附；制氮装置；PSA ；故障处理；吸附分离系统中图分类号：TQ116文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2009）17-０００９－０２ ２００９年第１７期（总第１２８期） Ｃｈｉｎｅｓｅｈｉ－ｔｅｃｈｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ NO.17.2009 （CumulativetyNO.128） 中国高新技术企业 一、概述 氮气是一种中性惰性气体，非活化状态下，氮气可作为保护气体用于防爆（惰化）或防止工作介质被氧化等场所，被广泛 用于石油化工、 天然气开采及加工、金属热处理、干燥和防腐保护等领域中。 变压吸附制氮是近来发展起来的高效节能的新型气体分 离技术。 它利用空气作原料，在有电能的条件下制取氮气。国外ＰＳＡ工业制氮应用是在２０世纪８０年代初期，经过近３０多年研究开发，变压吸附装置在降低能耗、降低投资、工艺流程简化、提高可靠性方面，都有了很大的进步，得以广泛应用。 二、基本流程和配置 根据氮气用量和使用要求，各装置的流程略有差异，但是基本流程和配置为： 空气压缩机→储罐→管道过滤器→冷冻干燥机（或其他再生干燥塔）→（超）精过滤器→高效除油器→缓冲储罐→吸附塔Ａ／Ｂ（两塔流程）→粉尘过滤器→氮气缓冲储罐→氮分析仪→用户。 空气经压缩机压缩至０．８ＭＰａ，经空气储罐冷却至常温，再 经管道过滤器油液分离进入冷冻式干燥机，流经精过滤器、 超精过滤器和高效除油器除去油及液态水到达缓冲储罐，再进入碳分子筛吸附塔组成的变压吸附分离系统，压缩空气从容器底 部进入后，空气中氧气、 二氧化碳和水分被吸附剂选择吸附，其余组份（主要为氮气）则从出口端流出，经粉尘过滤器进入氮气 缓冲罐，经氮气缓冲罐后作为产品氮气输出。 之后，吸附塔经均压、减压至常压等过程，脱除所吸附的杂质组份，完成碳分子筛 的再生。两吸附塔循环交替操作， 连续送入空气，连续产出氮气。氮气经计量及氮气分析仪分析纯度达标后进入氮气输送总管供使用。上述过程，由ＰＬＣ控制系统自动控制。氮气纯度可高达９９．９９％，氮气压力基本设计在０．６ＭＰａ左右。 三、变压吸附制氮与再生技术基本原理 吸附剂是ＰＳＡ制氮设备的核心部分，变压吸附常使用碳分 子筛（ＣＭＳ），是一种非极性速度分离型吸附材料。常以煤为主要原料，纸张或焦油为粘结剂经过特殊加工而成活性碳，粒径平均为１．５ｎｍ，是一种半永久的吸附剂。分子筛在生产过程中添加磁性氧化铁，可大幅提高其吸附性能。ＣＭＳ充满微孔和空腔， 能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道 大的分子排斥在外，因而能把形状直径大小不同的分子、 极性程度不同的分子、 沸点不同的分子、饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。当气体与多孔的分子筛接触时，因分子筛表面分子与内部分子不同，具有剩余的表面自由力场或表面引力场，使气相中的可被吸附的氧分 子碰撞到分子筛表面后，即被吸附。 随着吸附的进行，吸附于表面的氧分子逐渐增加，吸附表面逐渐被氧分子覆盖，分子筛再吸附的能力下降，最终失去吸附能力，即达到吸附平衡；利用分 子筛吸附剂对不同气体组分在吸附量、 吸附速度（分子直径小的氧分子比分子直径稍大的氮分子在运动中的扩散速度要快 十倍） 、吸附力等方面的差异，以及吸附剂的吸附容量随压力的变化而变化，因此可在加压条件下完成混合气体的吸附分离过程，减低压力解吸所吸附的杂质组份，从而实现气体分离以及吸附剂的循环使用。 变压吸附制氮技术，一般采用ＰＳＡ碳分子筛为吸附剂（岩谷生产的１．５ＧＮ－Ｈ型分子筛），碳分子筛对氧氮的吸附速度相差很大（如图１所示），在短时间内（最佳吸附时间为６８秒）加压情况下，氧的吸附速度大大超过氮的吸附速度，氧分子被碳分子筛大量吸附，而氮分子吸附很少，利用该特性来完成氧氮分 离。 碳分子筛对氧的吸附容量随压力的降低而减少，减低压力，被吸附的氧分子则从碳分子筛中逸出，通过塔的下部进入消音器后排出大气，即可解吸，完成碳分子筛的再生。另外，碳分子筛对二氧化碳和水分也有吸附能力，且较易减压解吸。通常 ＰＳＡ制氮机采用双吸附并联交替进行吸附产氮，解吸再生，实 现氧、 氮分离，连续供气。图1碳分子筛对氧氮的吸附动力学曲线 9--
一.氮气的作用: 在国民经济和日常生活中，氮气有广泛的用途。首先，利用它“性格孤独”的特点，我们将它充灌在电灯泡里，可防止钨丝的氧化和减慢钨丝的挥发速度，延长灯泡的使用寿命。还可用它来代替惰性气体作焊接金属时的保护气。在博物馆里，常将一些贵重而稀有的画页、书卷保存在充满氮气的圆筒里，这样就能使蛀虫在氮气中被闷死。 氮气在各行各业中的应用： 〃金属热处理：为各种工业炉提供氮气保护、渗氮、光亮退火、防氧化。 〃电子工业：用于提供保护气、稀释气、携带氧和自动化系统半导体、电子元件加工等氮气保护。 〃粉末冶金：粉末烧结氮气保护，磁性材料烧结。 〃铝加工业：铝制品加工，铝薄轧制气体保护。 〃石油化工：管道容器贮罐充氮、置换、检漏、可燃气体隔离保护，制造炸药等 〃医药医疗：制药原料、药物充氮包装、运输及保护中草药品防蛀、防腐。 利用液氮给手术刀降温，就成为“冷刀”。医生用“冷刀”做手术，可以减少出血或不出血，手术后病人能更快康复。 ·海运：各种化工产品、油品、液态天然气体充氮运输。 〃易燃易爆品保护：防止库房、贮井尘爆，煤矿灭火。 〃合成纤维：充氮拉丝防止氧化。 〃浮法玻璃：生产过程中气体保护、防锡槽氧化。 〃粮食仓储：杀虫、保鲜、贮藏。 二.工业制氮
以空气为原料，l利用物理的方法,将其中的氧和氮分离而获得。 工业中有三种，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。 Ａ.深冷空分制氮 深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近几十年的历史。它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，前者的沸点为-183℃，后者的为-196℃)，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢(12～24h），安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm3／h以下的设备，相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20％～50％。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮，而中、小规模制氮就显得不经济。目前,我公司就使用深冷空分制氮. Ｂ.分子筛空分制氮 以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，故在1000Nm3／h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法。 Ｃ.膜空分制氮 以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在
1、概述： 变压吸附空分制氮是一种新型的从空气中制取氮气的技术。变压吸附（PRESSURE SWING ADSORPTION，简称PSA），是一个近似等温变化的物理过程，它是利用气体介质中不同组份在吸附剂上的吸附容量的不同，吸附剂在压力升高时进行选择性吸附，在压力降低时得到脱附再生。变压吸附空分制氮一般采用两只吸附塔，塔内装填碳分子筛吸附剂，当一只吸附塔在进行吸氧产氮时，另一只吸附塔在脱氧再生，如此交替循环连续不断地产出氮气。 RICH公司自1979年从美国引进PSA技术开始，首先在中国使该项技术产业化，并一直致力于PSA技术的研究、创新和发展。RICH公司在近20多年的设备生产和市场推广历程中，已推广应用近1000多套`PSA制氮设备，广泛应用于石油、化工、电子、食品、煤炭、医药、热处理等领域。RICH已成为中国PSA行业的第一品牌，RICH 的PSA技术具有节能、稳定、可靠的特点，其技术处于世界先进水平。 2、RICH取得的专利技术： 至2003年止，瑞气产品已取得11项专利技术： ZSGP管道式气动阀 -------------------------------------(89213676.6) 变压吸附气体分离装置 ---------------------------------(97213543.X) 卧式变压吸附气体分离填料塔 ---------------------------(97213544.8) 卧式变压吸附气体分离填料塔 ---------------------------(97102764.1) 变压吸附气体分离装置 ---------------------------------(98215364.3) 气体分离(纯化)自动压紧填料塔 -------------------------(98215653.7) 变压吸附气体分离装置 ---------------------------------(99101651.3) 变压吸附气体分离装置 ---------------------------------(99203214.8) 气体纯化装置 -----------------------------------------(99207466.5) 气体纯化工艺------------------------------------------(01127220.1) 变压吸附气体分离装置----------------------------------(01263561.8)
变压吸附（PSA）制氮技术原理及工艺基本知识 一、基础知识 1 氮气知识 1.1 氮气基本知识 氮气作为空气中含量最丰富的气休，取之不竭，用之不尽。氮气为双原子气体，组成氮分子的两个原子以共价三键相联系，结合得相当牢固，致使氮分子具有特殊的稳定性，在巳知的双原子气体中，氮气居榜首。氮的离解能(氮分子分解为原子时需要吸收的能量)为941.69kJ?moL-1。氮的化学性质不活泼，在一般状态下表现为很大的惰性。在高温下，氮能与某些金属或非金属化合生成氮化物，并能直接与氧和氢化合。在常温、常压下，氮是无色、无味、无毒、不燃、不爆的气体，使用上很安全。 在常压下，把氮气冷至-196℃将变成无色、透明、易于流动的液氮。液氮将凝结成雪花状的固体物质。 氮气是窒息性气体，能致生命体于死亡。 氮气(N 2)在空气中的含量为78.084%（空气中各种气休的容积组分为：N 2 ：78.084%、 O 2:20.9476%、氪气：0.9364%、CO 2 :0.0314%、其它还有H 2 、CH 4 、N 2 0、0 3 、S0 2 、N0 2 等， 但含量极少），分子量为28,沸点：－195.8℃, 冷凝点：－210℃。 1.2 氮气的用途 氮气的惰性和液氮的低温被广之用作保护气体和冷源。以氮气为基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能和充分利用自然资源的一种新工艺新技术，它可节省有机原料消耗。氮还有“灵丹妙药”之称而受人青睐，它和人的日常生活密切相关。例如，氮气用于粮食防蛀贮藏时，粮库内充入氮气，蛀虫在36h内可全部因缺氧窒息而死，杀灭1万斤粮食害虫，约只需几角钱。若用磷化锌等剧海药品黑杀，每万斤粮食需耗药费100多元，而且污染粮食，影响人民健康。又如充氮贮存的苹果，8个月后仍香脆爽口，每斤苹果的保鲜费仅需几分钱。茶叶充氮包裝，1年后茶质新鲜，茶汤清澈明亮，滋味淳香。 2 压力知识 变压吸附 (PSA)制氮工艺是加压吸附、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
杭州辰睿空分设备制造有限公司专业提供化工行业专用制氮机，产量从5-3000Nm3/h，纯度从95%--99.999%的氮气，可广泛应用于化工、电子、纺织、煤炭、石油、天然气、医药、食品、玻璃、机械、粉未冶金、磁性材料等行业。 PSA变压吸附制氮机参数 氮气流量：5-3000Nm3/h 氮气纯度：95-99.999% 氮气压力：0-0.6Mpa 露点：≤-40℃（常压下） PSA变压吸附碳分子筛制氮机 一、PSA变压吸附碳分子筛制氮机工作原理 变压吸附法（简称PSA）是一种新的气体分离技术，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。它是以空气为原材料，利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。碳分子筛对氮和氧的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的气体（氧气）扩散较快，较多进入分子筛固相。这样气相中就可以得到氮的富集成分。一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生。变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。 二、PSA变压吸附碳分子筛制氮机工艺流程 原料空气经空压机压缩后进入后级空气储罐，大部分油、液态水、灰尘附着于容器壁后流到罐底并定期从排污阀排出，一部分随气流进入到压缩空气净化系统。
空气净化系统由冷干机及三支精度不同的过滤器及一支除油器组成，通过冷冻除湿以及过滤器由粗到精地将压缩空气中的液态水、油、及尘埃过滤干净，使压缩空气压力露点降到2～10℃，含油量降至0.001PPm，尘埃过滤到0.01μm，保证了进入PSA制氮机原料气的洁净。 净化后的空气经过两路分别进入两个吸附塔,通过制氮机上气动阀门的自动切换进行交替吸附与解吸，这个过程将空气中的大部分氮与少部分氧进行分离，并将富氧空气排空。氮气在塔顶富集由管路输送到后级氮气储罐，并经流量计后进入用气点。 三、PSA变压吸附碳分子筛制氮机技术特点 1、原料空气取自自然，只需提供压缩空气和电源即可制氮气。设备能耗低，运行成本费用少。 2、氮气纯度调整方便，氮气纯度只受氮气排气量的影响，普通制氮纯度在95%－99.99%之间任意调节；高纯度制氮机可在99%－99.999%之间任意调节。 3、设备自动化程度高，产气快，可无人值守。启动、关机只需按一下按钮，开机10~15分钟内即可产氮气。 4、设备工艺流程简单，设备结构外形小，占地面积少，设备装置适应性强。 5、特殊气缸压紧装置，避免高压气流冲击导致分子筛粉化现象，行程超限时自动声光报警。 6、数显流量计带压力补偿、高精度的工业过程监控二次仪表，具有瞬时流量及累积计算的功能。（可选配） 7、进口分析仪在线检测，高精度，免维护。（可选配） 四、PSA变压吸附碳分子筛制氮机产品优势 经过多年的研发、试验与应用，我们在PSA制氮领域拥有多项独有的技术优势： 标准功能配置： 1、分子筛床层一次压紧报警、二次压紧自锁功能；