新思气体制氮机技术方案Word文档格式.docx
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PSA制氮系统技术方案
一、新思气体设计方案描述及工艺流程图
活性炭吸附器
空气缓冲罐
7级过滤器
3级过滤器
空压机
冷干机
9级过滤器
氮气储气罐
制氮机
本套装置由压缩空气系统、压缩空气净化系统、变压吸附制氮机组成。
1.压缩空气系统
压缩空气系统由空气压缩机和空气缓冲罐组成，提供变压吸附制氮装置所需的压缩空气。
工艺要求该系统提供稳定的输出压力和足够的气量。
空压机选用运转可靠，维护简单，低噪音，无基础运转的喷油螺杆式空压机。
2.压缩空气净化系统
从缓冲罐出来的经过压缩的空气首先进入9级过滤器，然后进入冷冻式干燥机，让压缩空气强制降温，使空气中水蒸汽冷凝结成液态水夹带尘、油排出机外。
冷干机最好放置于压缩机房。
工艺流程采用冷冻干燥机除油水，基于四点原因：
一是后级7级送气管路过滤器进气口最大液体负载：
2000ppmw/w（露点﹤-12℃），不采用冷冻干燥机，7级送气管路过滤器易失效；
二是冬季室外气温较低，压缩空气温度降低后析出水份，堵塞管路系统，管路系统需倾斜并制作排液；
三是管路系统析出水份后易腐蚀生锈；
四是以后如需提高氮气纯度，空气净化是必备的。
冷干机的后级为精密过滤器组，精密过滤器组由二级过滤器组成。
分别是7级主管路过滤器，3级高效除油雾过滤器。
7级送气管路过滤器精度为1um，滤除1um和更大的固态与液态颗粒，残留油份含量1ppmw/w。
3级高效除油雾过滤器过滤精度0.01um，滤除0.01um和更大的固态与液态颗粒，99.999+%油雾；
残留油份含量0.001ppmw/w。
压缩空气品质达到ISO8573.1质量等级1级。
这样洁净干燥的压缩空气便可进入后级制氮部分经变压吸附装置产生纯度≥99.99%的氮气。
3、新思公司PSA制氮系统优势与特点
一、关键技术及产品
Ø
先进的吸附器结构和PSA工艺流程设计
完美的PSA工艺程序设计
旋风蜂窝式气体分布结构
暴风雪式分子筛装填工艺技术及可靠的自动压紧方式
独特的氮气稳流塔设计
关键部件全部选用国际知名品牌的产品
1．1、先进的吸附器结构和PSA工艺流程
结合德国Carbotech公司及美国APCI公司先进的吸附器结构设计和优化的丁字型变压吸附流程，确保碳分子筛的效率与寿命的最佳结合，属当今气体分离行业中的领先技术水平。
1．2、氮气制取系统的独特的PSA工艺程序设计
1.2.1、开机程序
制氮机开机启动后进入开机程序。
开机程序为两吸附塔按照吸附周期进行切换，但不输出氮气至氮气工艺罐。
目的是使两吸附塔内的碳分子筛适应吸附工况，避免开机初始碳分子筛再生不彻底，造成每次开机后达到纯度正常时间延长并且增加碳分子筛的吸附疲劳强度。
开机程序时间约为5分钟。
1.2.2、运行程序
开机程序结束后自动进入运行程序。
运行程序为两吸附塔按照吸附周期进行切换，同时输出氮气至氮气工艺罐。
A塔进气吸附输出氮气，B塔解吸再生；
A塔吸附及B塔再生结束后，AB塔均压；
均压后B塔进气及氮气回流后吸附输出氮气，A塔解吸再生。
运行程序以约2分钟周期循环进行。
1.2.3、关机程序
当由于其他因素要求停机时，按启动停止按钮自动进入关机程序。
进入关机程序后制氮机并非立即停止工作。
首先吸附塔停止进气及输出氮气；
第二步A塔B塔同时放空解吸。
关机程序时间为1分钟左右。
采用关机程序可避免残留在吸附塔内的氧气被碳分子筛长期吸附直至下次开机，从而可降低碳分子筛的吸附疲劳强度延长碳分子筛的使用寿命。
采用以上控制工艺后,可进一步保障碳分子筛的使用寿命,缩短开机时间.
1．3、旋风蜂窝式气体分布结构
旋风蜂窝式气体分布结构，气体分布均匀，是吸附塔按最佳高径比设计的前提；
采用此技术有效地避免了气流对碳分子筛的局部冲击，大大延长了碳分子筛的使用寿命；
同时避免了隧道效应，保证气流均匀的通过碳分子筛床层，提高了碳分子筛的利用率。
1．4、暴风雪式分子筛装填工艺技术
采用德国Carbotech公司“暴风雪式”分子筛装填工艺技术，确保吸附塔内碳分子筛装填均匀紧密、无死角；
与其它装填方式相比，碳分子筛装填密度提高了10%，大大减少碳分子筛之间的空隙，有效地控制住因分子筛相互间的碰撞而造成的粉化现象。
两种装填工艺对比见下表：
项目
振动式
暴风雪式
说明
装填密度（kg/m3）
620-680
700－720
德国Carbotech公司
实践数据
装填均匀度
有隧道效应
均匀一致
同时再采用德国Carbotech公司的“自补偿式”压紧方式可以：
·
分子筛装填密度大，防止流化现象并延长了分子筛使用寿命，使用寿命可达8-10年；
同时不用再补充或添加分子筛；
分子筛均匀紧密，避免了隧道效应，保证气流均匀通过工作床层，使分子筛得以充分利用，提高了产氮效率；
并同时消除了分子筛突然下沉现象的发生。
碳分子筛的选用
碳分子筛是一种以天然椰壳为原料，经特殊的粉化、造孔、加工而成的专门用于提纯空气中的氮气的专用吸附剂，分子筛的比表面积大，其孔径分布非常集中均匀，只比氧分子直径略大，因此非常有利于对空气中氮氧的分离。
日本武田碳分子筛在堆密度、颗粒直径、硬度及强度、产氮率、回收率、使用寿命上要优于国产分子筛。
故本制氮机的碳分子筛选用进口碳分子筛。
1．5独特的氮气稳流塔设计
采用日本大洋酸素公司技术设计的独特的氮气稳流塔，具体设计为双层单向流通结构可使氮气出口压力稳定；
第一层作为制氮机切换氮气回流罐，降低压缩空气对碳分子筛的冲击。
第二层作为制氮机输出氮气缓冲罐，可使氮气出口压力稳定。
达到了稳定氮气出口压力，控制气体流速，消除纯度波动的目的，并缩短了制氮装置的启动时间。
1．6关键部件全部选用国际知名品牌的产品
如切换阀门选用德国宝德公司的产品，碳分子筛选用原装日本武田分子筛，PLC可编程控制器选用日本欧姆龙的产品，过滤芯选用美国汉克森产品。
二、使用优势
本制氮装置主要应用了以上技术及产品后，以解决常规PSA制氮系统存在的缺陷，从而提高了制氮设备的可靠性与使用寿命及氮气回收率等。
1、使用寿命更长
可到达10年以上，并可保证10年内无须添加分子筛
2、使用更可靠更稳定
稳定使用可到达10年以上，各项指标年衰减率小于0.2%
3、开机时间更短
从开机到出合格氮气的时间为15分钟以内
4、出口压力更稳定
氮气出口压力波动范围在0.1Mpa以内
5、回收率更高（能耗更低）
选用日本武田的碳分子筛回收率可达到40%以上
6、全自动化操作更简单
内置微电脑控制与触摸屏控制，以下是触摸屏显示图形：
A、实时工作状态、累计运行时间、工作流程及阀门的开、关状态。
B、操作工人只需通过触摸屏开停机、参数设置、查看系统故障信息。
例如还可以显示气体出口压力、出口流量、纯度、露点等。
真正实现了设备的智能化、自动化操作等。
二、PSA高纯制氮系统技术参数
1.产品气技术指标:
氮气流量：
30Nm3/h
氮气纯度：
99.99%
露点：
≤-50℃（常温露点）
出口压力：
0.5Mpa--0.7Mpa
2.各分体设备技术指标:
（用户提供）
1排气量:
3.8Nm3/min
排气压力≥0.8Mpa
2、压缩空气净化系统
（1）额定处理量:
5.0Nm3/min
（2）三级过滤器（外带压差表）
型号:
SF-9级
SF-7级
SF-3级
残留油份:
0.001ppm
过滤精度:
0.01u
（3）活性炭吸附器
1、30Nm3/h变压吸附制氮装置
PN-30-49型
氮气流量:
30Nm3/h
氮气纯度:
≥99.99%
氮气压力：
0.5Mpa--0.7Mpa
功率:
1KW
≤-50℃
制造商：
苏州新思气体
三、设备组成
1
高效除油设计
1个
2、30Nm3/hPSA制氮装置（PN-30-49型）
名称
型号
数量
备注
变压吸附塔
2只
日本武田碳分子筛
气动角式阀
8只
德国宝德公司
电磁先导阀
涡流气流分布器
专业制作
德国卡波公司技术
膜滤气流分布器
韩国世钟素材公司
自补式压紧装置
1套
单联处理件
美国诺冠公司
取样减压阀
1只
直流24V电源
台湾明韦
流量计
常州双环
压力表
Y-60
3只
消音器
管道阀门系统
PLC控制器
OMRON
日本OMRON公司
纯度声光报警系统
动态流程面板系统（触摸屏）
氧分仪
进口氧探头
梅城建德
储气罐
10m3
0.8MPa上海申江
说明：
在压缩空气净化系统后级配置一活性炭过滤器。
配置活性炭过滤器的目的：
是当前级的空气过滤器滤芯没有及时更换时，活性炭过滤器可以吸附压缩空气中的杂质，起到保护变压吸附制氮机的作用；
四SINCE新思气体其它要求
一、公用设施要求：
1.原料氨要求
要求使用符合GB536-88标准中一等品以上的液氨，本系统需要53.8kg/h
不同等级氨的杂质指标
指标名称
指标
优等品
一等品
合格品
氨含量，%≥
99.9
99.8
99.6
残留物含量，%≤
0.1（重量法）
0.2
0.4
水分，%≤
0.1
——
油含量，mg/kg≤
5（重量法）
2（红外光谱法）
铁含量，mg/kg≤
2.冷却水（要求工业软化水或经过滤后的工业自来水）
PH值7左右
悬浮物≤10mg/l
最大出水率时的最小表压：
0.2Mpa
最小出水率时的最大表压：
0.35Mpa
入口处最高温度：
30℃
注：
本系统所需水量：
2T/h
3.电力：
供应电压:
380V，50HZ
系统总装机功率：
73kW
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