制氮机使用说明书1文档格式.docx

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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。

如果储罐内有剩余气体，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,被广泛用于保护气体。

随着科学技术的进步和经济的发展,氮气的应用范围日益扩大,并已深入许多工业部门和日常生活领域。

工业用氮气的制取是以空气为原料,将其中的氧气和氮气分离而获得,其方法主要有深冷空分法、分子筛空分法及薄膜空分法等。

在一般中小型用户（1000Nm3/h以下）中广泛使用分子筛空分法制取氮气。

与深冷空分法相比,具有工艺流程简单、占地小、投资省、操作简单,维护方便等优点，而且产品氮气纯度可按实际需要作任意调节,装置适应性好。

分子筛空分法目前以碳分子筛（CardonMolecularSieves简称CMS）空分法为主,CMS是德国亚琛B.F（BergbauForschungofEsen）矿业研究有限公司于70年代首先研制成功的新型高效吸附剂。

CMS法分离氮气、氧气是通过一种新型气体吸附分离技术——变压吸附（Pressureswingabsorption简称PSA）技术来实现的,这一技术起源于德国四十年代一项专利,成熟于七十年代美国的工业应用,主要用于氧氮分离、空气干燥,八十年代已有比较完整的数学模型来描述,这项技术有如下优点:

1.产品氮气纯度高。

2.一般可在室温和不高的压力下工作,分子筛床再生时不用加热,节能经济。

3.设备简单,操作.维护简便。

4.连续循环操作,可完全实现自动化。

二、主要特征与主要性能参数

我公司于八十年初期引进该项技术,经过多年的消化吸收与开发研制,逐步完善了制氮设备的设计和制造技术,大大提高了设备可操作性和可靠性,可向各类工业领域提供了各种型号的制氮设备,并形成了一系列鲜明的特征。

1、主要特征

（1）工艺流程简单、可靠

工艺流程揉和了美国KEMP流程与德国B.F流程的特长,删除了易出故障又不必要的部件,保留了对保证碳分子筛发挥性能及寿命的必要部件,使设备既能保证技术指标,又符合我国国情,成本适中。

（2）压力容器安全、可靠

所有压力容器均严格按照《GB150》设计、制造，经劳动局锅检所监检、验收合格,附全套产品质量证明书、监检证书、竣工图。

（3）吸附塔设计合理

吸附塔根据气体动力曲线,设计有独特的分流装置,塔内部3/4处于层流状态,保证CMS发挥最大效能,上部的压紧装置,保证分子筛免受冲击,延长了使用寿命,检查口开闭容易,方便装料与检查,方便更换分子筛。

（4）碳分子筛品质优良

选用德国B.F公司制氮专用碳分子筛（一级品）,保证产N2效率和防冲击磨损性能。

（5）自动化程度高,运行可靠

设备的控制部分由PC（ProgrammableController）可编程序控制器实现,设有手动/自动档,在自动档时,按启动按钮设备即进入全自动运行状态,在手动档时,用钮子开关可逐一检查各电磁阀,气动阀的动作情况。

PC机选用日本OMRON公司产品,适应性强,质量可靠。

（6）快速开闭气动阀运行故障率低

气动阀采用德国盖米公司最先进技术设计制造,故障率低,维护容易,使用寿命长，可达250万次以上。

（7）先导电磁阀控制方式优良

每个气动阀配置一个先导电磁阀控制开闭动作,先导电磁阀选用单向二位五通,控制可靠；

电磁阀上设有手动钮,可以在不通电状态下,检查电磁阀和气动阀的运行状况。

质量可靠。

选用英国诺冠（NorgrenMartonair）公司电磁阀。

2、设备使用要求及主要性能指标参数

（1）设备主要性能指标参数

a.氮气产量:

700Nm3/h

b.氮气纯度:

97％

c.氮气压力:

0.6MPa

d.耗电:

185kw

三、工作原理及工艺流程

1、工作原理

CMS制氮机主要是应用变压吸附原理进行氧气、氮气分离。

CMS是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,较多地进入分子筛的固相,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,根据CMS的微孔结构特点,当空气进入CMS时,分子直径比氮气（3.0A）稍小的氧气（2.8A）以较快的速度扩散进入CMS的孔道,并优先被选择吸附,在吸附初始的短时间内,氧气迅速富集于CMS颗粒内部,而氮气则因未来得及被吸附,在气相中富集,将其收集于贮罐即可制得所需氮气。

CMS具有加压对氧的吸附量增加,减压时对氧的吸附量减小的特性,因此PSA采用加压制氮,减压再生的制氮方式,为了连续不断地产气,采用A、B两个吸附塔轮流循环工作,流程由PC机进行程序自动控制。

2、工艺流程

1.空压机提供压缩空气。

2.压缩空气先进入空气缓冲罐进行稳压后,然后进入水冷却器、C级、T级、A级、H级四级过滤器和高效除油器过滤，成为洁净的压缩空气。

3.洁净的压缩空气经气动阀进入A吸附塔,吸附塔内的碳分子筛吸附掉空气中的氧气,未被吸附的氮气大部分经气动阀进入氮气贮罐,小部分氮气经回吹阀进入B吸附塔,吹扫B塔内的碳分子筛，使其解吸出的氧气，并经气动阀、消音器排空。

约一分钟后,A塔吸附接近饱和时,各气动阀关闭,均压气动阀打开,A塔中的气体进入B塔,约1-2秒后,两塔压力相当,此时,A塔排气气动阀打开,塔内气体经消音器排空。

B塔进气,产气阀打开,压缩空气进入B塔,氧气被碳分子筛吸附,产出的氮气大部分进入氮气贮罐,小部分氮气回吹清扫A塔,使A塔中的碳分子筛解吸吸附的氧气,约一分钟后,两塔均压,切换,重复上述步骤,如此循环不断产出纯度合格的氮气。

4.氮气在氮气储罐中稳压后，最终氮气的纯度合格后经调压阀、流量计送至工作面。

5.从空气缓冲罐中接出小部分空气经气源二联件,调压过滤,穿过电磁阀进入气缸的A面缸体内。

电磁阀接收PC机根据程序自动运行输出的信号,电磁阀通电后,电磁阀内阀芯动作,切换A、B口与P口的接通状态,从而使气缸的B面缸体充入气体,打开气动阀，电磁阀断电后,气动阀关闭,恢复原状。

四、安装、操作与维护

1、安装

设备运输至使用场所,就位时应注意设备四周至少留出1.0M的维护空间,工房高度不得低于5M,设备底板四周应压实地板,设备主体避免倾斜。

（1）将设备放于通风良好的场所。

（2）给电控柜接上电源（660V/1140V,50HZ）,给空压机接上电源（660V/1140V,50HZ），检查无误后,电验证。

（3）连接制氮主机与空气压缩机之间的压缩空气送管，连接氮气储罐与送气管道之间的软管。

（4）打开阀Q1、Q2、Q3，Q4关闭，电控柜电源开关闭合，打开手动档，逐一将拨动1——8电磁阀、气动阀是否正常工作。

所有电磁阀、气动阀检查正常后,关闭手动档。

（5）给A,B吸附塔充气并充满氮气贮罐,观察压力表P1,P2，P3,P4是否正常,检查设备管道连接处是否漏气。

2、操作

（1）开机顺序

a.启动空压机；

b.将自动/手动开关按至自动档，待空气储罐压力充至0.7MPa时，按下启动按钮,设备开始自动运行。

c.打开阀门Q3，缓慢调节阀门Q4,使流量计指示在所需流量值上，待氮气纯度指标达到指标后，即向使用面送气。

（2）关机顺序

a.按下空压机停止按钮；

b.按下电控柜停止按钮，将自动/手动开关置手动档，通过旋转开关将A,B吸附塔气体排空,排净后关闭；

c.关闭电控柜电源开关；

d.打开储罐及过滤器排污阀，气体排净后关闭。

（3）警告

a.回吹球阀经调试人员设定好回吹量,操作人员不得再动。

b.阀Q4经技术人员定好流量后,操作人员一般不用再调。

c.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。

d.测量气体流量通过在调速阀TS调定，样气流量为350+50毫升/分，一次调定后，不再调。

3、维护保养

（1）碳分子筛的维护

a.碳分子筛是制氮装置的核心,为防止污染而失效,必须严格按照对压缩空气的含油量要求来维护空压机.一般配置最好选用无油空压机,如已有空压站,应配置除油过滤器,滤除油份至0.01PPM以下,并经常检查过滤器,定期清洗滤芯（约1000个小时）,必要时应更换滤芯。

b.正常操作条件下,碳分子筛可使用五年甚至更长时间,一般连续使用五年后,产氮气量、产氮气纯度未有明显下降时,仍可继续使用。

如有明显下降时（油污染后不满五年也会发生此种情况）,应全部更换分子筛,更换时应通知厂方专业调试人员在场指导更换。

c.应定期检查吸附塔内的分子筛压紧装置,避免分子筛有下沉现象,若发现吸附塔的分子筛发生下沉，就打开该吸附塔的法兰盖（注：

为防止可能出现的危险，开盖步骤按注意事项

（1）进行操作）重新填充分子筛至法兰面下方60～80毫米高度处,然后盖上花板。

填充分子筛时,禁止用硬物直接捣、扎分子筛,应用木槌震击筒壁,装填实在。

d.正在运行过程中,如发现排气消声器,往外喷黑色粉尘时。

说明分子筛已下降至弹簧作用范围外，不能压紧，产生移动冲击而产生黑尘,应及时填充分子筛压紧。

e.分子筛的储存、运输及装卸均不会对人体有害,填充分子筛时可戴护目镜及用抽气扇,填充后应以肥皂洗净皮肤接触处。

f.如订货时,订有备用分子筛,则分子筛应装于PE塑料桶内储存于干燥及封闭处,尽量避免昼夜温差过大。

储存妥当的分子筛能保存两年以上性能不变。

存放时间过长的分子筛在填入吸附塔前,应先烘干活化（烘干温度100～120℃,时间2小时）。

（上述关于分子筛的要求,均以BF焦碳分子筛测试标准Rel:

MC3814为依据）

（2）气动蝶阀的维护

气动碟阀不能密封的时候，应更换密封垫。

（3）电磁阀的维护保养

a.电磁阀体进入异物后,易堵塞先导孔,应经常检查排气消音器（安装在集装板的O1,O2口）是否有异物,消音器如被油雾或粉尘堵塞,应拆开消音器,清洗异物和油污,使排气通畅。

b.一般电磁阀出现故障时,整阀拆下修理,换上备用阀继续运行可不影响设备使用,更换电磁阀时应关闭球阀TQ。

（4）PC的维护

电控柜平时不要经常打开,避免粉尘进入PC机内部影响正常运行。

外部环境条件应满足PC机的环境要求,温度（0～55℃）,相对湿度（35～85％）,避免温度变化急剧,造成结露,环境中应无腐蚀性,可燃性气体。

另外PC机避免受到振动或传导冲击。

PLC不能正常运行时,应及时通知厂方人员。

（5）设备的维护

a.设备连续运行时,经常检查电磁阀,气动阀的运行状态。

在一定的流量下,纯度有明显的下降时,一般是电磁阀,气动阀出现故障,应停机检查,电磁阀有故障更换备用电磁阀；

气动阀不能密封,更换橡胶密封件。

b.设备长期搁置不用或间断使用时,应保证每月开机一次,每次四小时,保证分子筛始终处于活化干燥状态,每半个月手动运行气动阀若干次。

因长期不用,维护不良造成设备不能正常运行时,应通知厂方调试人员来维修设备。

（6）调压阀的维护

调压阀不能调整压力,一般是管道中进入异物,卸开阀门,清除异物可恢复正常,调压阀的膜片长期使用磨损后,应注意更换。

（7）排水器的维护

排水器中长时间使用后将累计一定量的固体颗粒或油水混合液，需进行拆卸、清洗。

建议清洗周期三个月（视当地环境空气质量，适当调整）。

（8）过滤器滤芯的维护

清洗，洁净空气反吹。

初级滤芯连续工作3000-6000小时后应更换。

（视当地环境空气质量，适当调整）。

滤芯严重损坏时，应更换。

五、常见故障及排除方法

故障现象

故障原因

排除方法

1.整机不产气或产气量小

1.1气动蝶阀卡死,不动作

1.2电磁阀失灵

1.3电路断路

1.4PC机失灵

1.5调压阀损坏

1.1拆卸并更换密封垫

1.2检查线圈接线与阀体

1.3检查接线与PC机保险

1.4通知厂家处理

1.5拆卸修理

2.氮气纯度低于97%

2.1连接管路接头松动；

有渗漏

2.2气动蝶阀或电磁阀失灵

2.3分子筛粉化失效

2.1用肥皂水检漏并排除

松动

2.2按1.1.1.2排除

2.3补充或更换分子筛

3.气动阀发生故障

3.1气动阀密封件损坏

3.1更换密封件

4.电磁阀发生故障

4.1电线接触不良

4.2线圈损坏

4.3阀芯不动

4.1排除

4.2更换线圈

4.3拆除清洗

六、气体流量修正说明

参照流量计说明书,修正公式如下:

Qsn=Qn×

（n×

Ps×

T）/（sn×

P×

Ts）0.5

（1）

式中Qsn─氮气在标准状态（0℃,101325Pa）下的流量

Qn─流量计的读取示值

n─空气在标准状态时的密度（1.293Kg/M3）

sn─氮气在标准状态时的密度（1.252Kg/M3）

Ps─氮气测量时的绝对压力（标准大气压+表压）

P─流量计标尺上标准的绝对压力（标准大气压）

Ts─氮气测量时的绝对温度

T─流量计标尺上标注的绝对温度[（273.15+20）K]

考虑到氮气与空气非常接近,环境温度也变化不大时,可用近似公式:

（Ps/P）0.5

（2）

例:

流量计读取示值为50m3/h,环境温度为25℃,流量计下方压力表示值,0.3MPa则折合成标准状态下的氮气流量为:

按公式

（1）:

Qsn=50×

1.293×

（0.3+0.101）×

（273.15+20）/1.252×

0.101×

（273.15+25）0.5=100.4Nm3/h

按公式

（2）:

Qsn=50×

（0.3+0.101）/0.1010.5=99.6Nm3/h

七、技术文件目录

1.使用说明书

1份

包含：

附图一PSA系统工艺流程图

1张

附图二电原理图

2张

2.产品合格证

3.吸附塔（含质量合格证明书、压容证）

2套

5.过滤器（含说明书、合格证）

1套

6.压力表（含合格证）

6套

7.空气缓冲罐（含说明书、合格证、压容证）

8.氮气储罐（含说明书、合格证、压容证）

9.调压阀（含说明书、合格证

10.氮分仪说明书（含说明书、合格证）

12.流量计说明书（含说明书、合格证））

13.PC机安装手册