佳業(yè)凈化：關(guān)于變壓吸附制氧系統(tǒng)制取氧氣方案說明

　　一、參數(shù)
 

　　流    量：10Nm3/h
 

　　純    度：90-93﹪
 

　　氧 含 量：≤0.1%
 

　　露    點(diǎn)：≤-40℃
 

　　氮?dú)鈮毫Γ?.5MPa(0.1-0.5可調(diào))
 

　　二、工藝流程簡圖
 

 

　　如上圖所示本套裝置由如流程圖所示本套裝置由壓縮空氣系統(tǒng)、壓縮空氣凈化系統(tǒng)、變壓吸附制氮裝置等組成。
 

　　1、壓縮空氣系統(tǒng)
 

　　壓縮空氣系統(tǒng)由空壓機(jī)提供變壓吸附制氮裝置所需的壓縮空氣。工藝要求該系統(tǒng)提供穩(wěn)定的輸出壓力和足夠的氣量。我們?yōu)橘F公司配置了國際品牌的空壓機(jī)，轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)耐磨、低噪音、可靠維護(hù)簡單。
 

　　2、壓縮空氣凈化系統(tǒng)
 

　　經(jīng)過壓縮的空氣首先進(jìn)入9級過濾器，然后進(jìn)入冷凍式干燥機(jī)。讓壓縮空氣強(qiáng)制降溫，使空氣中水蒸汽冷凝結(jié)成液態(tài)水夾帶塵、油排出機(jī)外。冷干機(jī)放置于壓縮機(jī)房。工藝流程采用冷凍干燥機(jī)除油水。
 

　　基于四點(diǎn)原因：
 

　　一是后級7級送氣管路過濾器進(jìn)氣口最大液體負(fù)載：2000ppm w/w(露點(diǎn)﹤-12℃)，不采用冷凍干燥機(jī)，7級送氣管路過濾器易失效；
 

　　二是冬季室外氣溫較低，壓縮空氣溫度降低后析出水份，堵塞管路系統(tǒng)，管路系統(tǒng)需傾斜并制作排液；
 

　　三是管路系統(tǒng)析出水份后易腐蝕生銹；
 

　　四是以后如需提高氮?dú)饧兌龋諝鈨艋?的。
 

　　冷干機(jī)的后級為精密過濾器組，精密過濾器組由二級過濾器組成。分別是7級主管路過濾器，3級高效除油霧過濾器。7級送氣管路過濾器精度為1um，濾除1um和更大的固態(tài)與液態(tài)顆粒，殘留油份含量1ppm w/w。3級高效除油霧過濾器過濾精度0.01um，濾除0.01um和更大的固態(tài)與液態(tài)顆粒，99.999+%油霧；殘留油份含量0.001 ppm w/w。壓縮空氣品質(zhì)達(dá)到 ISO8573.1質(zhì)量等級1級。這樣潔凈干燥的壓縮空氣便可進(jìn)入空氣緩沖罐、活性炭過濾器然后再進(jìn)入后級制氮部分經(jīng)變壓吸附裝置產(chǎn)生純度≥99.9%的氮?dú)狻?br /> 

　　說明：佳業(yè)凈化公司強(qiáng)調(diào)，在壓縮空氣凈化系統(tǒng)中配置活性炭過濾器和空氣緩沖罐。
 

　　1、配置活性炭過濾器的目的：是當(dāng)前級的空氣過濾器濾芯沒有及時更換時，活性炭過濾器可以吸附壓縮空氣中的雜質(zhì)，起到保護(hù)變壓吸附制氮機(jī)碳分子篩的作用；
 

　　2、配置空氣緩沖罐的目的：是因?yàn)樽儔何街频獧C(jī)的工作原理決定兩塔周期性切換工作，切換時由于壓差較大，空氣瞬間流量會大于空氣過濾器和冷凍干燥機(jī)的額定處理氣量，造成壓縮空氣的品質(zhì)不能得到保證，而配置了空氣緩沖罐，則空氣緩沖罐能起到提供瞬間大流量的壓縮空氣，保證壓縮空氣的品質(zhì)，從而確保變壓吸附制氮機(jī)的制氣效果和使用壽命。
 

　　3、 變壓吸附制氮系統(tǒng)
 

　　變壓吸附（Pressure  Swing  Adsorption，簡稱PSA）是一種先進(jìn)的氣體分離技術(shù)，它在當(dāng)今世界的現(xiàn)場供氣方面具有不可替代的地位。
 

　　3.1  PSA技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
 

　　a.產(chǎn)品純度可以隨流量的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)；
 

　　b.在低壓和常壓下工作，安全節(jié)能；
 

　　c.設(shè)備簡單，維護(hù)簡便；
 

　　d.微機(jī)控制，全自動無人操作；
 

　　3.2  關(guān)于吸附劑
 

　　吸附劑是PSA制氮設(shè)備的核心部分。一般地，PSA制氮設(shè)備選擇的是碳分子篩，它吸附空氣中的氧氣、二氧化碳、水分等，而氮?dú)獠荒鼙晃健?br /> 

　　3.3  變壓吸附的原理
 

　　氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴(kuò)散速率不同，直徑較小的氣體分子(O2)擴(kuò)散速率較快，較多的進(jìn)入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子(N2)擴(kuò)散速率較慢，進(jìn)入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氧和氮的這種選擇吸附性差異，導(dǎo)致短時間內(nèi)氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮?dú)狻?br /> 

　　PSA制氮流程原理：
 

　   (1)、進(jìn)氣：空壓機(jī)把一定壓力的空氣壓進(jìn)輸送管道，再通過壓縮空氣凈化系統(tǒng)去除其中的水分和油分灰塵等雜質(zhì)，到達(dá)空氣緩沖罐，然后經(jīng)空氣緩沖罐輸送到兩只吸附塔中。
 

　　(2)、吸附：當(dāng)空氣進(jìn)入吸附塔中，在壓力作用下，氧氣、二氧化碳被迅速吸附。在塔內(nèi)出氣口附近形成富集氮?dú)狻?br /> 

　　(3)、出氣：當(dāng)吸附過程進(jìn)行到理想時刻時(氮?dú)鈱ρ鯕獾奈奖茸钚?,打開出氣閥門,輸出成品氮?dú)獾降獨(dú)饩彌_罐。
 

　　(4)、均壓：排氣過程完成后，塔內(nèi)尚有一定壓力一定純度的氮?dú)饣旌蠚猓绻诺舴浅？上В谑侵苯訉⑵渑湃肓硗庖粋€吸附塔一起和接下來沖入的空氣一起進(jìn)行再吸附，這個過程因?yàn)榈絻伤毫ο嗟葧r便結(jié)束，于是稱為均壓。
 

　　(5)、排氣：均壓完成后，需要將塔內(nèi)被分子篩吸附的氣體釋放出去為下一次吸附作準(zhǔn)備，程序自動打開排氣閥，使塔內(nèi)壓力回到初始狀態(tài)，并把分子篩吸附住的氣體(氧氣、二氧化碳)全部排出去，使分子篩重新具備吸附新空氣的能力。
 

　    (6)、這樣兩只吸附塔交替工作就能*的產(chǎn)生純度99.9%的氮?dú)夤?yīng)需求.

 

　　以下是碳分子篩對氧和氮在不同壓力下某一時間內(nèi)吸附量的變化差異曲線：