空分制氮设备

空压机喘振的原因

 空压机的排出压力较高；

 同时，所需空压机的排量又比较小；

 不断排出的气体使空压机的出口压力持续升高；  于是管网内的高压气体返流入空压机流道；  管网压力下降；

 空压机继续工作，排出气体使出口管网压力再次升高；  周而复始，空压机发生了喘振。 空压机喘振的关系

 排压不变，导 叶开度增加 (流 量增加)时，机 器 远离喘振。  导叶开度不变 (流量不变) , 排 压升高时 ，机器 接近喘振。 防喘振的控制

 根据空压机的 排压以及空压 机功率，如果 控制系统计算 认为空压机工作于防喘

振控 制线以上，则系统 将自动调节 打开放空阀，增加空压机排 量，使机器远 离喘振线。

空压机末级冷却器

 作用：用冷却水冷却空压机 排出的高温气体，使进入纯化系统的加工 空气温度尽

可能降低，同时分离空气中的 冷凝水。  本设备出口温度在40度左右。

 原理：空气中的饱和含水量与压力及温度 有关，当压力不变时，随着空气温度的降

低，水分随之析出，同时放出热量。

冷冻机组

 作用：冷冻机组利用制冷剂的循环,将压缩空气冷却至设计温度。

 原理:制冷剂经压缩机压缩后,成为高温,高压的气体,在冷凝器经冷却水冷却后成为高

压液体,通过节流阀后,在蒸发器吸收热量,压缩空气温度降低。

饱和含量水量与温度的关系

 饱和含水：当气体包 含了最多的水蒸汽时，称气体为饱和含水。  温度升高时，气体中 的含水量可以大大增 加。  温度下降时， 气体中 的饱和含水量迅速降 低。 纯化系统

 作用：清除空气中的水分、二氧化碳以及 碳氢化合物等杂质。

 由于水分以及二氧化碳在冷箱内的低温环 境中会冻结成固体，从而：

 在换热器表面会增加换热热阻，使换热器工况恶化。  在管道及阀门内冻结会引起堵塞，特别在节流阀处。

 在塔板上冻结会影响塔板的热质交换效率，从而影响产品纯度。

 碳氢化合物为高沸点组分，随着回流液很 容易地结聚在液氧之中，如果其浓度超过

一定值，将会与液氧反应而发生爆炸，其 中，乙炔(C2H2)尤其危险。  参数： 空气流量 Nm3/H

空气进口温度 5–10oC 空气进口压力 0.8 MPa

分子筛 球型分子筛

工作周期

空气出纯化器CO2： ≤1ppm 露点： ≤ oC

h

纯化原理

 纯化器内充填有分子筛，根据其对 不同的分子有不同的亲和力这个特点，吸 附水

分、碳氢化合物、二氧化碳等杂质。

 分子筛可以很彻底地吸附微量水分、碳氢化合物、二氧化碳等极性分子。  分子筛的吸附顺序为：

水分 > 碳氢化合物 > 二氧化碳

因此，纯化装置出口，只需要监测二氧化碳含量就能知道分子筛的运行情况。

再生原理

 吸附剂（分子筛）对杂质的吸附量 随着温度的降低而增加，随着温度的升高 而减

少。

 因此，在常温下，分子筛容器内的吸附剂 可以吸附大量的杂质，而在再生时，高温

氮气加热吸附剂，使大量的杂质从吸附剂 中解吸出来，随着氮气带出容器。  纯化系统一般设置二只分子筛容器，一只 工作时，另一只再生。 纯化系统的组成

 分子筛容器：为二只立式结构容 器，一只工作，一只再生。

 电加热器：为分子筛再生提供高温污氮气， 空分停车时，为装置提供加温气体。  切换阀门 纯化系统的控制

 在启动阶段，由于没有污氮气，用分子筛床层 后的加工空气来再生。

 再生气流量控制，由流量计控制阀门开度，使加热及冷吹污氮量符 合设定值。

分子筛空分制氮机

转自：http://www.gaspu.com/y2.asp

分子筛空分制氮也称PSA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。

1.工艺流程简介

空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压缩至所需压力，经严格的除油、除水、除尘净化处理，输出洁净的压缩空气，目的是确保吸附塔内

分子筛的使用寿命。装有碳分子筛的吸附塔共有二个，一个塔工作时，另一个塔则减压脱附。洁净空气进入工作吸附塔，经过分子筛时氧、二氧化碳和水被其吸附，流至出口端的气体便是氮气及微量的氩和氧。另一塔（脱附塔）使已吸附的氧气、二氧化碳和水从分子筛微孔中脱离排至大气中。这样两塔轮流进行，完成氮氧分离，连续输出氮气。变压吸附制取的氮气纯度为95%-99.999%，如果需要更高纯度的氮气需增加氮气净化设备。变压吸附制氮机输出的95%-99.9%氮气进入氮气净化设备，同时通过一流量计添加适量的氢气，在净化设备的除氧塔中氢和氮气中的微量氧进行催化反应，以除去氧然后经水冷凝器冷却，汽水分离器除水，再通过干燥器深度干燥（两个吸附干燥塔交替使用：一个吸附干燥除水，另一个加热脱附排水），得到高纯氮气，此时的氮气纯度可达99.9995%。目前国内变压吸附制氮最大的生产能力为3000m3n/h。

2.主要设备简介

该工艺中的空气过滤器和空气压缩机的简介同深冷制氮工艺。

2.1冷干机：是用来降低进入空气干燥净化器前压缩空气的温度，使之析出油和水的设备。通常采用列管式、套管式、散热片式等结构的后冷却器。 2.2油水分离器：它的作用是分离压缩空气中所含的油分和水分，使压缩空气得到初步的净化。

2.3空气干燥净化器：压缩空气经后冷却器后仍含有一定的水分，其含量取决于空气的温度。压缩空气的干燥处理一般采用分子筛吸附法和冷冻干燥法。 2.4变压吸附制氮装置：采用的吸附剂通常为5A分子筛或碳分子筛，再生方式为无热再生，高压吸附、低压或常压解析。此为分离氮气的核心设备。

2.5氮气净化设备：包括除氧塔、吸附干燥器和水冷凝器。除氧塔是一个用钯作催化剂的催化反应器。吸附干燥器的吸附剂为分子筛，再生方式为有热再生（电加热）。

PSA制氮具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点。在1000Nm3／h以下的中、小型氮气用户应用广泛，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法。

严格控制原料空气中碳氢化合物含量不超过规定值，否则需查明原因，排除故障。

各种仪表、信号及联锁，如有损坏状态不应开车或整体启动。

在设备带压时不允许拆卸，擦拭设备时要注意安全。

阀门开关要缓慢，对结霜的低温阀门先经加热化霜后，才能开车。

在设备发生紧急情况时要熟练地进行紧急停车。

要定期分析液空中乙炔含量不得超过0.6ppm，总烃不超过100ppm，达到此值时，必须采取有效措施，当液空中乙炔含量达到1ppm或总烃250ppm时，应停车加温处理。

设备进行大修或长期停车再启动前，必须对安全阀进行校正。

氮气容器或管道进行检修等作业时，必须严格遵守各项制度，以防窒息。

液空排放时，不得排放于基础之上或溅到人体之上，液空中不得混入油脂或其它可燃物，排放液体时要戴棉手套。

确实保证仪器、仪表及安全防护设施安全、灵活。

搬运充填珠光砂时，要戴特别的防尘口罩和用具，以防止珠光砂损害装填人员的呼吸器官和皮肤；在塔顶充填时，要有防护措施，避免滑入保温层被珠光砂“溺死”。

空分设备附近，严禁烟火，禁止存放可燃物、爆炸物、油脂等。

在氮气浓度较高的区域，应采取措施，否则，不得靠近，以防窒息。