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变压吸附制氮机-分子筛空气分离原理


分子筛空分制氮以空气为原料,以碳分子筛作为吸附剂,运用变压吸附原理,利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法,也称PSA制氮。

工艺流程简介

原料空气经空压机压缩至所需压力,后进入空气储罐,大部分油、液态水、灰尘附着于容器壁后流到罐底并定期从排污阀排出,一部分随气流进入到压缩空气净化系统。

空气净化系统由冷干机及三支精度不同的过滤器及一支除油器组成,通过冷冻除湿以及过滤器由粗到精地将压缩空气中的液态水、油、及尘埃经严格的除油、除水、除尘净化处理,使压缩空气压力露点降到2-10℃,含油量降至0.001PPm,尘埃过滤到0.01μm,保证了进入PSA制氮机原料气的洁净,设计严谨的空气净化组件也确保了碳分子筛的使用寿命。经本组件处理后的部分洁净空气用于仪表空气。

净化后的空气经过两路分别进入吸附塔,装有专用碳分子筛的吸附塔共有Ⅰ、Ⅱ两只。当洁净的压缩空气进入Ⅰ塔入口端经碳分子筛向出口端流动时,O2CO2H2O被其吸附,产品氮气由吸附塔出口端流出。经一段时间后,Ⅰ塔内的碳分子筛吸附饱和。这时,Ⅰ塔自动停止吸附,压缩空气流入Ⅱ塔进行吸氧产氮,并对Ⅰ塔分子筛进行再生。

分子筛的再生是通过将吸附塔迅速下降至常压脱除已吸附的O2CO2H2O来实现的。两塔交替进行吸附和再生,完成氧氮分离,连续输出氮气。上述过程均由PLC来控制。

我公司提供的是节能型碳分子筛制氮机,节能型碳分子筛制氮机采用了单向均压流程,而传统型碳分子筛制氮机采用等势均压流程。所谓等势均压是分别在吸附塔底部和顶部设一对均压阀门,在吸附结束时,两塔进出口阀关闭,均压阀打开,气体分别从吸附塔的进出口通过均压阀均压到解吸塔。均压的好处有两个:一是减少气体对分子筛的冲击,二是提高压缩空气利用率,等势均压的结果是均压后两塔压力与氮气纯度一致,因其均压位置在同一高度,故称为等势均压。节能型碳分子筛制氮机采用单向均压流程。由于吸附结束后吸附塔内的氮气浓度是不均匀的,在进气口的氮气浓度约为空气中的浓度78%,在出口端的浓度约为成品气的氮气浓度(:99%),我们在均压时首先将氮气浓度较高的气体向空塔均压,剩下浓度较低的气体向空气排放再生, 即同样排放气体数量时可减少氮气排放量。该方案虽然增加了少量成本(阀门),但是氮气回收率提高,产气量上升,间接效果是节约能耗,效果较明显。

变压吸附提取的氮气纯度为98%-99.999%,处理气量从3 - 3000Nm3/h

PSA制氮机工艺流程简单,产气快(15-30分钟)、能耗低、产品纯度在较大范围内可根据客户需求进行调节。运行成本低,在1000m3/h以下的中小型氮气用户广泛,PSA制氮已成为中、小型氮气用户的首选。

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