1、PSA制氮原理簡(jiǎn)介


變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，簡(jiǎn)稱(chēng)PSA）氣體分離技術(shù)是非低溫氣體分離技術(shù)的重要分支，它在當(dāng)今世界的現(xiàn)場(chǎng)供氣方面具有不可替代的地位。
PSA技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
* 產(chǎn)品純度可以隨流量的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)；
* 在低壓和常壓下工作，安全節(jié)能；
* 設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)便
* 微機(jī)控制，全自動(dòng)無(wú)人操作。
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�附�?br>
變壓吸附的原理
在吸附平衡情況下，任何一種吸附劑在吸附同一氣體時(shí)，氣體壓力越高，則吸附劑的吸附量越大。反之，壓力越低，則吸附量越小。如下圖所示：













如上所述，在空氣壓力升高時(shí)，碳分子篩將大量吸附氧氣、二氧化碳和水分。當(dāng)壓力降到常壓時(shí)，碳分子篩對(duì)氧氣、二氧化碳和水分的吸附量非常小。
變壓吸附設(shè)備主要由A、B二只裝有碳分子篩的吸附塔和控制系統(tǒng)組成。當(dāng)壓縮空氣（壓力一般為0.7Mpa左右）從下至上通過(guò)A塔時(shí)，氧氣、二氧化碳和水分被碳分子篩所吸附，而氮?dú)鈩t被通過(guò)并從塔頂流出。當(dāng)A塔內(nèi)分子篩吸附飽和時(shí)便切換到B塔進(jìn)行上述吸附過(guò)程并同時(shí)對(duì)A塔分子篩進(jìn)行再生。所謂再生，即將吸附塔內(nèi)氣體排至大氣從而使壓力迅速降低至常壓，使分子篩吸附的氧氣、二氧化碳和水分從分子篩內(nèi)釋放出來(lái)的過(guò)程。
2、變壓吸附制氮技術(shù)的背景介紹
氮在自然界中分布很廣，是空氣的主要成份，主要以單質(zhì)分子氮的形式存在于大氣之中。在干燥空氣中，氮的體積約占空氣的五分之四。因此，空氣是制取氮?dú)獾?大原料庫(kù)，它取之不盡，用之不竭。
長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直在尋找比深冷法更簡(jiǎn)便的空分方法---PSA。
早在1960年，Skarstrom提出了PSA專(zhuān)利，他以5A分子篩為吸附劑用一個(gè)二床PSA裝置，實(shí)現(xiàn)從空氣中分離出富氧，并于60年代投入工業(yè)生產(chǎn)。
1970年，PSA技術(shù)在工業(yè)應(yīng)用取得了突破性的進(jìn)展，*先應(yīng)用于空氣干燥與凈化。
1976年，PSA技術(shù)隨著吸附劑的快速發(fā)展實(shí)現(xiàn)了從空氣中分離氮?dú)�。�?0年代，西德埃森礦業(yè)研究所成功地開(kāi)發(fā)了碳分子篩，為PSA空分制氮鋪平了道路，引起了廣泛的關(guān)注。）
之后，國(guó)內(nèi)外積極運(yùn)用PSA氣體分離理論，竟相研究和開(kāi)發(fā)碳分子篩空分制氮技術(shù)。近三十多年來(lái)，我國(guó)的變壓吸附工業(yè)發(fā)展很快，在吸附劑和工藝技術(shù)等方面取得了突破性發(fā)展，技術(shù)日益成熟，設(shè)備向大型化發(fā)展。
3、PSA制氮機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)、工藝說(shuō)明及系統(tǒng)組成
3.1創(chuàng)躍積累了多種行業(yè)和領(lǐng)域的工業(yè)市場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：
* 吸附在常溫下進(jìn)行，不涉及絕熱問(wèn)題、工藝流程簡(jiǎn)單、能耗少、投資省、運(yùn)行成本*低；
* 系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行可靠，使用安全，可無(wú)人值守；
* 設(shè)備開(kāi)停機(jī)方便，啟動(dòng)快（在開(kāi)機(jī)10～30分鐘后即可供氣），操作維護(hù)簡(jiǎn)單、撬裝方便、裝置適應(yīng)性好；
3.2 創(chuàng)躍（PSA）制氮機(jī)系統(tǒng)工藝說(shuō)明
3.2.1制氮機(jī)流程概述
首先由空壓機(jī)（螺桿式）提供壓縮空氣，經(jīng)空氣儲(chǔ)罐除去壓縮氣中的液態(tài)水和油，再經(jīng)由冷干機(jī)、三級(jí)過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器除去壓縮空氣中的水、油、粉塵，為制氮機(jī)（氮?dú)獍l(fā)生器）提供純凈的、穩(wěn)定的壓縮空氣，也就是我們產(chǎn)生成氮?dú)獾脑�料。再�?jīng)過(guò)制氮機(jī)通過(guò)變壓吸附進(jìn)行氧、氮分離，生產(chǎn)出氮?dú)�；氮�(dú)饨?jīng)過(guò)氮?dú)饩�密分析儀器實(shí)現(xiàn)再線檢測(cè)，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)不合格氣體自動(dòng)放空和報(bào)警(可配)，全程接口實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作。
3.2.2制氮機(jī)技術(shù)指標(biāo)
3.2.３制氮機(jī)組技術(shù)特點(diǎn)
制氮技術(shù)由德國(guó)CarboTech公司提供；
氮?dú)獍l(fā)生器的主要部件全部由德國(guó)進(jìn)口
可靠的閥門(mén)控制 ----- 德國(guó)寶德氣動(dòng)閥
先進(jìn)的控制系統(tǒng) ----- 三菱PLC或德國(guó)西門(mén)子可編程控器(PLC)
準(zhǔn)確的分析儀器 -----燃料氧電極，二年不用更換
焊 接 管 道為-----碳鋼（和304不銹鋼兩種）
獨(dú)特的壓緊技術(shù) ----- 德國(guó)Carbo Tech “暴風(fēng)雪法”的裝填技術(shù)，此技術(shù)代表國(guó)際*新的裝填方式，在結(jié)構(gòu)方面使制氮機(jī)的氣流分布均勻、充分、無(wú)“死角”。頂部采用Carbo Tech椰墊形成無(wú)數(shù)個(gè)細(xì)小的纖維彈簧，使碳分子篩受力均衡，無(wú)受力盲區(qū)。
3.2.４氮?dú)獍l(fā)生器流程細(xì)述
中壓吸附：由于碳分子篩表面的微孔大小與氧分子直徑大小相差無(wú)幾，在中壓情況下，碳分子篩會(huì)選擇吸附壓縮空氣中的氧氣，對(duì)氮?dú)獠晃�附，故氮�(dú)庥晌�附塔頂部流出，從而�?shí)現(xiàn)產(chǎn)氮。
常壓再生：在迅速放空情況下，碳分子篩會(huì)釋放所吸附的氧氣，使分子篩得到再生，以便下一次使用。
兩塔均壓：一吸附塔工作結(jié)束后，在兩秒（時(shí)間可設(shè)定）內(nèi)，工作結(jié)束塔的氣體向準(zhǔn)備工作的吸附塔吹氣，這樣減少升壓時(shí)間，同時(shí)壓力變化較從大氣壓升至工作壓力小，減少分子篩沖刷，增加產(chǎn)氣量。
反吹沖洗：工作塔會(huì)由少量氮?dú)鈱?duì)放空塔進(jìn)行沖洗，將分子篩中沒(méi)有放空的余氧趕掉，是再生塔的分子篩再生更充分。
氮?dú)馍龎海豪�用氮�(dú)饩彌_罐的純氣對(duì)吸附塔進(jìn)行升壓，提高產(chǎn)氣率，提高氣體純度，實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)以后快速達(dá)到指定純度。