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12、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。
图23.1 过滤器1、概述过滤器是压缩空气等各种流体干燥和净化的必备元件。
瑞气牌过滤器采用90年代国内外最新型滤芯，具有流通面积大、压力损失小、过滤精度高等特点。
极大的满足了各种气体过滤的要求。
MV型—管道过滤器MA型—精过滤器MB型—超精过滤器,粉尘过滤器1、头座2、滤体3、O形圈4、O 形圈5、滤芯6、铭牌7、拉杆8、螺母9弹簧垫10、平垫 11、密封垫片 12、堵头 图33.1.1 管道过滤器 压缩空气进入管道过滤器，将压缩空气中的>5µm的固体微粒及大部分的液态水和油雾滤除，保障冷冻干燥机和后级过滤器的正常使用。
管道过滤器为MV型（安装位置见图3），过滤精度>5µm，使用温度为<80℃，正常使用下的寿命为6个月，压力损失≤0.01Mpa维护及保养a.刚开机时，应缓慢开启进气阀门，以防击穿滤芯。
b.请按滤芯正常使用寿命及时更换。
c.更换滤芯时应将系统内的压力降为零，用专用扳手拧开螺母卸下下体，即可更换。
d.当发现压差表的指针指向红色区域时，应及时用洁净的压缩空气或氮气回吹，或更换滤芯。
e.当发现过滤器内有大里油时,请及时更换滤芯。
3.1.2冷冻式干燥机冷冻式干燥机气源净化原理：利用全封闭压缩式制冷系统，使空压机排出的压缩空气，经过管道过滤器处理后的空气强制冷却降温到5℃，使其中的水汽迅速达到饱和，并使其大部分凝结成水滴，积聚后由排水器排出，并除去部分油分，使其达到相对干燥。
常见故障及其处理方法冷冻干燥机蒸发压力过低，会导致冰堵或停机。
原因：工况不正常，制冷剂不足。
处理方法：调整工况，顺时针调节热气旁通阀。
添加制冷剂。
冷冻干燥机蒸发压力过高，会导致干燥效果不好。
原因：负载过重，工况不正常。
处理方法：应使负载符合冷冻干燥机的要求，逆时针调节热气旁通阀。
冷冻干燥机高压压力过低。
原因：冷却水温过低或流量过大，热气旁通阀开启过大。
处理方法：逆时针调节水量调节阀，逆时针调节热气旁通阀。
冷冻干燥机高压压力过高，会导致停机。
原因：冷却水温过高或流量过小，热气旁通阀开启过小。
处理方法：顺时针调节水量调节阀，顺时针调节热气旁通阀。
注：三阀（水量调节阀、热气旁通阀和膨胀阀）的调整并不是独立的，而是相互关联的，需一边调节阀门，一边观察仪表，直至参数显示在正常范围内。
3.1.3 精过滤器压缩空气进入冷冻式干燥机，将压缩空气中的>0.5µm的固体微粒及大部分的液态水和油雾滤除，保障超精过滤器和后级活性炭除油器的正常使用。
管道过滤器为MA型（安装位置见图3），过滤精度>0.5µm，使用温度为<80℃，正常使用下的寿命为12个月，压力损失≤0.015Mpa.注:维修及保养与管道过滤器一样。
3.1.4 超精过滤器压缩空气进入精过滤器后，将压缩空气中的>0.01µm的固体微粒及大部分的液态水和油雾滤除，保障超精过滤器和后级活性炭除油器的正常使用。
管道过滤器为MB型（安装位置见图3），过滤精度>0.01µm，使用温度为< 120℃，正常使用下的寿命为12个月，压力损失≤0.02Mpa.注:维修及保养与管道过滤器一样。
3.1.5 活性炭除油器除油器内装填15＃颗粒活性炭（活性炭还具有除臭、除异味的作用），它的作用是将超过精过滤器过滤后的压缩空气通过活性炭的吸附作用进行深度除油雾处理，使用寿命为12个月（如发现空压机漏油应及时更换）。
更换活性炭的步骤：1）更换活性炭时应将系统内的压力降为零；2）用扳手拧开上、下法兰盖螺母卸下法兰（有手孔的可先卸上法兰和手孔），放出活性炭；3）清洗除油器罐内壁，检查通气头是否完好；4）安装下法兰盖（有手孔安装手孔法兰盖），装新活性炭，在装填过程中可用风扇吹去活性炭中的粉尘，安装上法兰盖板。
5）检查气密性；6）使用前可用大量的压缩空气吹扫除油器，防止除油器内和活性炭粉尘进入吸附塔。
图43.1.6 自动排污阀1）内置自动排污阀内置自动排污阀是安装在过滤器下体上，如发现其不排污或漏气应及时清洗，清洗时使过滤器压力为零，拆下下体后拆出排污阀进行清洗。
2）外置自动排污阀对于倒桶式排污阀，在使用前应注满清水以开成水封才能工作，工作时有微量漏气属正常情况。
新机在初入使用时，应经常手动排污，在运行过程中应定期手动排污，以保证自动排污阀畅通。
3）电子排污阀电子排污阀是由电力及人为设备时间来控制其排污频次，如发现其不排污或漏气应及时维修。
注意：清洗自动排水器时，使用肥皂沬清洗即可。
严禁使用汽油、曱笨、松香水等侵蚀性溶剂。
3.1.7 球阀与自动排阀安装在一起的球阀起开关作用，正常时处于“开”状态，当自动排污阀被脏物堵塞时，可切断对应球阀检修，无需设备停机。
安装在排污总管上的球阀起设备停机时开启排污泄压的作用。
瑞气提醒您；分子筛是一种亲水性极恒吸附剂，它对水和油等极性分子具有明显的亲和性，为了保证其对N2的吸附免受油和水的影响，请严格按照说明书要求的时间更换滤芯、活性碳及排污。
4、空气缓冲组件—CG空气缓冲组件的作用是保证系统用气平稳，在氧氮分离系统切换工作时防止瞬间气体流速过快，影响空气净化效果，减小因气流瞬间增大对滤芯冲击，提高进入吸附塔的压缩空气的品质，有利于延长分子筛的使用寿命。
由空气缓冲罐、安全阀、截止阀、球阀、压力表等。
见图5图54.1 空气缓冲罐作用：缓解设备切换时对滤芯冲击及提高进入吸附塔的压缩空气的品质作用，同时可沉降由活性炭除油器产生的粉尘，通过手动排污阀定时手动排出。
每年由相关部门对压力容器进行检验。
4.2安全阀作用：系统超压时安全阀开启泄压，保证制氮系统安全运行，每年由相关部门进行检验。
4.3 截止阀作用：设备停机时或空气净化组件维修时关阀该阀，避免空气缓冲罐内的压缩空气放空而造成浪费。
4.4 压力表（带专用阀）作用：显示空气缓冲罐内气体压力，专用阀用于维护压力表时切断压力表气路，请按照压力表校验的规定，定时由相关部门进行检验。
4.5 球阀作用：停、开机时开启排污。
5、PSA氮氧分离组件氮氧分离组件是制氮设备的主要部件，由两个交替工作的吸附塔（塔内装碳分子筛）和气动阀、减压阀、节流阀、消声器、程序控制器等组成。
根据碳分子筛对空气中主要成分氧气和氮气的吸附速率不同，在加压吸附和降压脱附过程中实现氮氧分离，而加压吸附与降压脱附过程由可编程控制器按一定程序控制电磁阀并由电磁阀控制相应的气动阀自动运行。
既当一只塔处于进气吸附产氮过程时，另一只塔则处于排气解吸再生过程。
将碳分子筛所吸附的富氧气体通过消声器迅速排入大气中，使碳分子筛获得再生。
净化后压缩空气经调压阀T V1、节流阀L V1、通过管道式气动阀Q V1（或Q V2）的开启，以一定的压力和时间间隔，交替进入吸附塔A（或B）内，其中直径较小的氧分子被碳分子筛优先吸附，直径较大的氮分子则通过吸附塔流出，经过管道式气动阀Q V11（或Q V12）、节流阀L V2、过滤器QL进入缓冲罐中以备输出。
当一只吸附塔处于进气吸附产氮过程中时，另一只吸附塔则处于排气解吸再生过程。
所谓排气解吸再生过程，就是通过管道式气动阀Q V3（或Q V4）的开启，将碳分子筛所吸附的富氧气体通过消声器迅速排入大气中，使碳分子筛获得再生。
这样，二只吸附塔在不断交替吸附与解吸过程中输出氮气。
在吸附塔和再生之间，有一个短暂的均压过程，就是通过开启管道式气动阀Q V7、Q V6和Q V9、Q V10或（Q V8、Q V5和Q V9、Q V10），使两只吸附塔压力均衡，从而达到提高氮气回收率的目的。
见氮氧分离10只气动阀结构图6，见氮氧分离12只气动阀结构图7氮氧分离10只气动阀结构图6图7没有氮氧分离12只气动阀结构图75.1 吸附塔作用：塔内装填碳分子筛吸附剂，氮、氧氧分离的作用。
结构：吸附塔内部结构为下通气头、下棕丝编、三氧化二铝、碳分子筛、中部通气头、上通气头、上棕丝编、压环、孔板等组成（如图8）。
图85.1.1 下通气头作用：使气流分布均匀,吸附塔工作时进气,再生时脱附用.故障:不会发生故障.5.1.2 下棕丝编作用：隔离三氧化二铝及分子筛,防止三氧化二铝及分子筛从下孔板漏出.故障：故障现象为:消声堵塞,排气速度慢,消声器有黑烟喷出.处理：挖出碳分子筛,更换下棕丝编.注:此项工作只有在瑞气的服务工程师指导下才可允许操作.5.1.3 三氧化二铝作用：吸附前级处理后遗留下来微里的水,干燥压缩空气.故障：其本身不会发发故障.处理：因为油或粉化导致失效时,应更换.5.1.4 碳分子筛碳分子筛属于速度分离型的吸附剂，当吸附质的性质相差不大时，直径较小的气体分子扩散速度较快，较多进入分子筛的固相，而直径较大的气体分子扩散速度较慢，较少地进入分子筛的固相。
