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关 键 词：PSA变压吸附制氮机
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发布时间：2010-07-12
PSA技术具有以下优点：
* 产品纯度可以随流量的变化进行调节；
* 在低压和常压下工作，安全节能；
* 设备简单，维护简便
* 微机控制，全自动无人操作。
关于吸附剂
吸附剂是PSA制氮设备的核心部分。一般地，PSA制氮设备选择的是碳分子筛，它吸附空气中的氧气、二氧化碳、水分等，而氮气不能被吸附。
变压吸附的原理
在吸附平衡情况下，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高，则
变压吸附设备主要由A、B二只装有碳分子筛的吸附塔和控制系统组成。当压缩空气（压力一般为0.7Mpa左右）从下至上通过A塔时，氧气、二氧化碳和水分被碳分子筛所吸附，而氮气则被通过并从塔顶流出。当A塔内分子筛吸附饱和时便切换到B塔进行上述吸附过程并同时对A塔分子筛进行再生。所谓再生，即将吸附塔内气体排至大气从而使压力迅速降低至常压，使分子筛吸附的氧气、二氧化碳和水分从分子筛内释放出来的过程。
2、变压吸附制氮技术的背景介绍
氮在自然界中分布很广，是空气的主要成份，主要以单质分子氮的形式存在于大气之中。在干燥空气中，氮的体积约占空气的五分之四。因此，空气是制取氮气的最大原料库，它取之不尽，用之不竭。
长期以来，人们一直在寻找比深冷法更简便的空分方法---PSA。
早在1960年，Skarstrom提出了PSA专利，他以5A分子筛为吸附剂用一个二床PSA装置，实现从空气中分离出富氧，并于60年代投入工业生产。
1970年，PSA技术在工业应用取得了突破性的进展，最先应用于空气干燥与净化。
1976年，PSA技术随着吸附剂的快速发展实现了从空气中分离氮气。（70年代，西德埃森矿业研究所成功地开发了碳分子筛，为PSA空分制氮铺平了道路，引起了广泛的关注。）
之后，国内外积极运用PSA气体分离理论，竟相研究和开发碳分子筛空分制氮技术。近三十多年来，我国的变压吸附工业发展很快，在吸附剂和工艺技术等方面取得了突破性发展，技术日益成熟，设备向大型化发展。
附剂的吸附量越大。反之，压力越低，则吸附量越小
3.2.1制氮机流程概述
首先由空压机（螺杆式）提供压缩空气，经空气储罐除去压缩气中的液态水和油，再经由冷干机、三级过滤器、活性炭过滤器除去压缩空气中的水、油、粉尘，为制氮机（氮气发生器）提供纯净的、稳定的压缩空气，也就是我们产生成氮气的原料。再经过制氮机通过变压吸附进行氧、氮分离，生产出氮气；氮气经过氮气精密分析仪器实现再线检测，并同时实现不合格气体自动放空和报警(可配)，全程接口实现无人操作。
3.2.2制氮机技术指标
名 称 指 标 备 注
产品氮气纯度 ≥99.5% 国际中规定的非氧含量
产品氮气温度 环境温度
产品氮气露点 -40℃
3.2.３制氮机组技术特点
制氮技术由德国CarboTech公司提供；
氮气发生器的主要部件全部由德国进口
可靠的阀门控制 ----- 德国 Burkert或Gemu 气动阀
德国 Burkert电磁阀先导阀
先进的控制系统 ----- 德国Siemens可编程控器(PLC)
准确的分析仪器 ----- 德国燃料氧电极，二年不用更换
高效的碳分子筛 ----- 德国Carbotech-BF碳分子筛
独特的压紧技术 ----- 德国Carbo Tech “暴风雪法”的装填技术，此技术代表国际最新的装填方式，在结构方面使制氮机的气流分布均匀、充分、无“死角”。顶部采用Carbo Tech椰垫形成无数个细小的纤维弹簧，使碳分子筛受力均衡，无受力盲区。
3.2.４氮气发生器流程细述
中压吸附：由于碳分子筛表面的微孔大小与氧分子直径大小相差无几，在中压情况下，碳分子筛会选择吸附压缩空气中的氧气，对氮气不吸附，故氮气由吸附塔顶部流出，从而实现产氮。
常压再生：在迅速放空情况下，碳分子筛会释放所吸附的氧气，使分子筛得到再生，以便下一次使用。
两塔均压：一吸附塔工作结束后，在两秒（时间可设定）内，工作结束塔的气体向准备工作的吸附塔吹气，这样减少升压时间，同时压力变化较从大气压升至工作压力小，减少分子筛冲刷，增加产气量。
反吹冲洗：工作塔会由少量氮气对放空塔进行冲洗，将分子筛中没有放空的余氧赶掉，是再生塔的分子筛再生更充分。
氮气升压：利用氮气缓冲罐的纯气对吸附塔进行升压，提高产气率，提高气体纯度，实现开机以后快速达到指定纯度。
3.2.５分子筛装填方式：
擎邦公司的分子筛装填采用“暴风雪”法装填，该方法利用专业的分子筛装料工具，让分子筛在一定的落差的情况下，分子筛颗粒以近乎相同速度向吸附塔内装填，在吸附塔内均匀装填，使用该方法能；使分子筛装填密度大于650g/l，甚至到670g/l，装填紧密，在工作过程中减少冲刷，提高使用效率。
吸附塔结构，采用Carbo Tech技术设计，其技术核心在于：
1)：合理高效的气流分布器，使压缩空气能充分通过分子筛，无死角。
2)：蝶形封头，在吸附塔内形成极小的上下空腔，减少压缩空气的耗量。
3）：内部制造完毕，内壁采用喷丸处理，除锈光亮。
3.2.6特殊配置说明
1).空气缓冲罐的必要性描述
作用：保持供气压力的稳定
必要性：制氮机吸附塔每分钟切换一次，每切换一次的升压时间仅为1～2秒，也就是说瞬间耗气量很大，如果没有该缓冲罐的缓冲作用，压缩空气直接进入制氮机的话，制氮机前级的空气净化系统在瞬间无法处理大量的压缩空气，这样以来，大量含水和油的压缩空气直接进入制氮机，必然使分子筛中毒，缩短分子筛的使用寿命，降低产气率，增加用户使用成本。
2).活性炭过滤器的位置摆放
制氮系统中的活性炭过滤器放在三级过滤之后空气缓冲罐之前，这一摆放位置很有科学性和必要性。如放在空气缓冲罐之后，制氮机之前，没有经过空气缓冲罐的缓冲，在瞬间无法处理大量的压缩空气。而且我公司活性炭过滤器是采用罐体来填料，使活性炭的装填量较活性炭过滤器大得多。这样就确保活性炭对分子筛的保护作用。
3).氮气缓冲罐的必要性
一般厂家会在制氮机后以氮气储罐来代替氮气缓冲罐或直接没有配置氮气储罐，而单独配置氮气缓冲罐有其必要性。制氮机制出的是不同纯度氮气的混合气，在制氮过程的开始和结束阶段，所制氮气纯度没有中间阶段制取的氮气纯度高，为了防止氮气纯度的波动，我们配置了氮气缓冲罐，可以使氮气纯度在一个平稳状态输出。
另外，根据德国CARBO TECH公司设计的流程，氮气缓冲罐在制氮过程开始时会向将要工作的吸附塔补充氮气，一方面可以减少压缩空气的耗量，一方面可以快速得到符合纯度要求的氮气。如果使用氮气储罐来代替，一方面氮气储罐的压力会波动，一方面也会影响制氮机的纯度和后级用气。
