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制氮机的使用说明书

2021年03月02日 11:27:30   分类: 制氮机百科

          

一. 相关知识

1. 气体知识

2. 压力知识

3. 电力知识

4. 安全知识

5. 知识产权

6. 提示

二. 变压吸附(PSA)制氮原理及系统设备概述

1. 概述

2. PSA制氮原理

3. PSA制氮基本工艺流程

4. PSA制氮系统设备

三. 设备安装及工况条件

1. 设备布置要求

2. 工况条件

3. 设备安装

四. 设备调试及开、停车

1. 设备调试前准备工作

2. 设备正常开车步骤

3. 设备正常停车步骤

4. 故障紧急停车步骤

5. 设备正常运行状态描述

6. 设备操作注意事项

五. 设备维护

1. 设备日常维护

2. 设备周期性维护

3. 常见故障处理

4. 设备维护记录表

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

一、 相关知识

 

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:N278.084%O220.9476%、氩气:0.9364%CO20.0314%、其它还有H2CH4N2OO3SO2NO2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0.6~0.8MPa,整个制氮系统中气体均是带压的,具有冲击能量;因此设备安装、调试、操作维修时必须注意安全,不得近距离面对气体。非专业人员或未经许可,请勿擅动系统中管路阀门、压力表等部件。内部拆卸时,必须确认其内压力为零。

   本说明书及技术方案中所指压力除注明外,均为表压。

 

3.电力知识

  

电压  V

允差  %

   

频率 Hz

允差  %

220

±5

单相

50

±1

       

   必须注意安全用电(电压超过36V对人有危害)!请仔细阅读各设备的接电要求,严格按照要求连接电源。一定要有接地保护,避免发生短路。非专业人员或未经许可请勿擅动制氮系统中的电路电器。

 

4.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!

   

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;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。

 

   由于整个制氮系统中要使用220V动力电源,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。

 

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伤亡及财物损坏等,我公司将不承担任何责任。

 

5.知识产权

    本公司拥有宏硕”牌制氮机的所有知识产权,包括技术方案、设计图纸、工艺流程、安装、调试、操作、维护的说明等技术资料和制造工艺、设备的知识产权。任何人或机构未经我公司正式书面授权许可,均不得复制、引用技术资料,模仿设备外观、制造工艺等。本公司保留对所有侵犯本公司知识产权的行为进行法律追究的权利。

 

6. 提示

    在使用系统设备前,首先必须阅读本《操作使用说明书》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,请拨打电话:0512-69579682询问本司技术人员。

 

 

二、制氮原理及系统设备概述

 

1.概述

    宏硕”牌变压吸附(PSA)制氮机是一种逐步取代瓶装氮气和深冷空分制氮的新型高科技设备,它具有设备成本低,体积小、重量轻、操作简单、维护方便、运行费用小、现场制氮快捷、开关方便、无污染等优点,。本公司生产的“宏硕”牌PSA系列空分制氮设备广泛运用于石油化工、橡胶塑料、电子、制药、啤酒饮料、食品保鲜、机械加工、冶金、玻璃、煤炭、航空航天、军事等行业和领域,设备运行稳定,安全可靠,深受广大用户的青睐。

2.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,其孔型分布如下图所示:


碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现O2N2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O2N2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N2Ar的混合气。






碳分子筛对O2N2的吸附特性可以用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来:


 

    由这两个吸附曲线可以看出,吸附压力的增加,可使O2N2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,O2N2的吸附量远没有达到平衡(最大值),所以O2N2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。

3.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A进气阀进入A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A出气阀进入氮气缓冲工艺罐,这个过程称之为A,持续时间为五十八秒。A吸过程结束后,A吸附塔与B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B进气阀进入B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B出气

进入氮气工艺缓冲,这个过程称之为B,持续时间为几十秒。同时A吸附塔中

碳分子筛吸附的氧气通过A排气阀降压释放回大气当中,此过程称之为解吸。反之A塔吸附时B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。B组吸附结束后,进入均压过程,再切换到A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。个二位五通先导电磁阀分别控制A吸、均压、B吸状态。A组吸附、均压、B组吸附的时间流程已经存储在可编程控制器中,在断电状态下,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A组吸附状态时,控制A吸的电磁阀通电,先导气接通A组吸附进气阀、A组吸附产气阀、B排气阀开启口,使得这三个阀门打开,完成A组吸附过程,同时B吸附塔解吸。当流程处于均压状态时,控制均压的电磁阀通电,其它阀关闭;先导气接通上均压阀、下均压阀开启口,使得这两个阀门打开,完成均压过程。当流程处于B组吸附状态时,控制B组吸附的电磁阀通电,先导气接通B进气阀、B产气阀、A排气阀开启口,使得这三个阀门打开,完成B组吸附过程,同时A吸附塔解吸。每段流程中,除应该打开的阀门外,其它阀门都应处于关闭状态。

 

4.PSA制氮系统设备

制造普通纯度氮气(氮气纯度95%~99.9%95%~99.99%),PSA空分制氮系统由下列设备组成:(根据不同用户要求,具体组成可能有所变化)

 

 

 

 

 

®

 

压缩空气预处理设备

 

®

  

   主机

 

®

氮气后期净化处理

 

®

氮气储罐

  

用气点

 

41  空气压缩机

因为PSA空分制氮是通过加压吸附、常压解吸从空气中直接制取氮气,所以空压机是提供气体压缩的动力源。目前广泛使用的空压机主要有螺杆空压机和活塞空压机两大类。这两种空压机各有其特点,都可用于制氮系统。一般来说,螺杆空压机气量损耗少,产气效率高,噪音低,维修量较小,但压缩空气中一般都含油,价格相对较高;活塞空压机现有无油润滑和有油润滑两种,对于制氮系统来说,最好配套使用无油润滑空压机。

空压机的排气量根据制氮机的规格而定。一般为了不使空压机一直满负荷运转,有一定的卸载时间,有利于空压机长期有效使用,在选择空压机的排气量时,螺杆空压机的排气量一般要比制氮机要求的气量大10~15%,活塞空压机一般要比要求的排气量大20~25%

空压机的额定排气压力最好选择为0.7~1.0Mpa(最少要≥0.7Mpa),排气压力过高、过低均不好。

对于地处海拔高度1000m的地方,选择空压机时要考虑大气压力,请咨询空压机供货商或咨询我公司。

空压机排出的压缩空气中含油量必须10ppm w/w,最好使用无油空压机。

PSA制氮系统中设备主要电力消耗就是空压机的功率消耗。

 

42  压缩空气预处理设备

因为制氮主机中碳分子筛对压缩空气的品质要求很高,而压缩空气中气体温度高,又含有大量的水分和一定的粉尘、油雾,所以在压缩空气进入制氮主机前必须进行降温、除水、除油、除尘等处理,此部分设备主要就是为了此目的。

对压缩空气的净化处理至关重要,这一点请用户千万不要忽视!因为压缩空气净化处理的好坏直接关系到碳分子筛的使用寿命,从而直接关系制氮机的长期有效使用。一旦碳分子筛油“中毒”或水“中毒”,制氮机将效率下降,指标无法达到正常。

对压缩空气除水主要采用冷冻式干燥机或(和)吸附式干燥器。冷冻式干燥机是采用R-134aR-22冷媒作为冷却剂,将压缩空气中气体降温,其内气态水和油冷却至液态,然后除去。具体操作参照冷干机使用说明。吸附式的无热再生干燥机是采用一种可再生的干燥剂作为吸附剂,利用压力变化、气体膨胀等原理,采用变压吸附分离水分的分离工艺,将压缩空气中的水分除去。

如果要求氮气露点不是太低(≤—40℃常压),则用一级冷冻干燥机即可;如果要求氮气露点较低(≤—60℃常压),则需同时配置冷冻干燥机和吸附式干燥器。冷冻式干燥机有风冷和水冷两种方式,处理气量较小时(≤12~20m3/min),用风冷式即可。吸附式干燥器有无热再生和微热再生两种类型,都对气量有一定损耗,一般采用无热再生干燥装置。

对压缩空气除油、除尘主要采用不同类型、不同过滤精度的多级过滤器。过滤器是通过由很多微孔的纤维材料制成的滤芯或活性炭除去介质中的污染物(水、油、微粒、异味),所有过滤器都有除水、除油、除尘的作用,只不过不同类别的过滤器主要功能不同。主路过滤器主要起除尘和除液态水作用;初过滤器主要起一级除油作用;精过滤器主要是进一步除油,使介质含油量很少;活性炭除油过滤器主要是起深度除油和吸附碳氢化合物、除异味的作用。过滤器的配置主要根据空压机排出的压缩空气品质而定。配置太少,压缩空气得不到充分的净化处理,无法达到制氮机对压缩空气的品质要求,这是不允许的;配置太多,固然对压缩空气处理效果好,但会造成管路中气体压力损耗较多,同时也造成成本过高,没有必要。一般来说,对无油空压机,需配置一至两级过滤器,主要是除尘、除水;对含油空压机,则需配置三至四级过滤器。

    

 

 

三、 设备安装及工况条件

 

1. 设备布置要求

 制氮系统中的所有设备一般来说均无须基础,室内平整干净地面即可。但对于较大规格

的空压机、压缩空气干燥设备等,如设备有基础要求,则需做基础。同时为了设备维修、清洁方便起见,最好在空压机、干燥设备、制氮机、氮气纯化装置的地面做一个高于地面10cm的平整台面。

 

制氮系统中的各设备布置顺序按照制氮工艺流程的前后顺序连接布置。在合同签定之前,用户应提供设备安装厂房尺寸图或场地图及空气进口、成品氮气出口位置,我公司在设备合同签定后一周内会根据用户的实际场地提供给用户整套制氮系统的设备布置连接示意图。

 

一般来说,各设备沿厂房墙面布置。空压机、冷干机应放在上风口或通风良好的地方,如果空压机后没有空气储罐,则空压机与冷干机之间的距离应尽可能大一些,二者之间的管路长度尽可能长一些,以利于通过大气环境降低压缩空气温度。各设备之间间距应至少大于1m,各设备与墙的距离应至少大于0.8m,设备的操作面应面向人员方便操作的方位,以便于人员对设备的操作和维护、检修。

 

设备之间的管路连接应根据所有设备就位后的实际情况而定,因此,这些管路连接由用户负责。应由专业人员施工,以免发生泄漏现象。

 


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