变压吸附制氮使用说明书.docx

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变压吸附制氮使用说明书

一、前言

二、PSA变压吸附空分制氮机理及操作特性

三、制氮机系统工程配置

四、安全警告

五、主机控制系统

六、技术文件

七、安装

八、维护与操作使用说明

一．前言

1．1概述：

PSA变压吸附空分制氮机是以压缩空气为原料,采用新型吸附剂碳分子筛，在常温下利用变压吸附原理,将空气中氧气和氮气加以分离,从而获得纯度大于95％的氮气。

本装置具有结构简单，操作方便，随用随开，能耗较低等优点,尤其适合于小规摸生产氮气的需要。

广泛用于金属材料、机械零件的热处理保护气氛；合成纤维、石油化工、浮法玻璃等生产过程的充氮防氧化；食品保鲜；粮食储藏、中药防腐、茶叶保色等方面.

1．2适用范围

本说明书是关于操作和维护新恩工业PSA变压吸附制氮机系统的一般指南。

其目的是帮助经过培训的操作人员进行系统的启动和停机，正常操作和一般性的维护调节。

本说明书不适用于指示操作者进行特殊的操作和系统设置的更改。

用户如需对系统的某些部分进行本说明书没有叙述的变更和修改，请与我公司直接联系，求得帮助.

二．PSA变压吸附空分制氮机理及操作特性

本公司的PSA制氮机采用的变压吸附法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术.它是以空气为原料,利用一种高效能、高选择性的固体吸附剂-焦炭分子筛对氮和氧的选择性吸附，把空气中的氮和氧分离出来。

焦炭分子筛是非极性分子，优先吸附氧。

碳分子筛对氧和氮的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的气体（氧气）扩散较快,较多进入分子筛固相；较大直径的气体（氮气）扩散较慢，较少进入分子筛固相。

这样气相中就可以得到氮的富集成分.一段时间后,分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生。

变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生,从而获得连续的氮气流.

2．1PSA变压吸附空分制氮系统特性

与传统的制氮法相比，该法具有以下优点:

●工艺流程简单,结构外形小，占地面积省；

●自动化程度高,产气快。

启动、关机只需按一下按钮,开机20分钟内即可产气；

●能耗低，运行费用少，原料空气取自自然，只需提供压缩空气和电源即可制氮。

●纯度调整方便，产品纯度只受氮气排出量的影响，可在99％—99.99%之间任意调节；

●可实现无人操作，装置适应性强。

2．2PSA变压吸附空分制氮机理

参见碳分子筛制氮装置工艺流程图。

如图所示,空气经空气压缩机压缩至0.7—0。

75MPa（表压）送至空气储气罐后,经一油水分离器去除大部分油水后,进入冷冻干燥机进行干燥，从冷冻干燥机出来的空气再经两级高效除油过滤器进一步除去空气中的油水后,洁净的压缩空气进入制氮装置。

干燥气通过吸附塔A底部的进气阀进入A塔，经A塔中碳分子筛将其中的氧气、二氧化碳吸附后，高纯度的氮气从塔顶氮气出口阀送入氮气储气罐，并经过过滤除尘后进一步净化。

在塔中的吸附压力为0.7MPa（表压），吸附时间约定58秒左右。

在A塔进行吸附的同时，B塔进行解吸，塔中的气体由塔底解吸气阀经消声器放空，使塔内压力降至大气压，吸附的杂质大部分可以解吸排出。

当A塔吸附、B塔解吸同时结束时,关闭A塔进气阀、氮气出口阀，关闭B塔解吸气阀，同时打开上、下均压阀，使A塔与B塔均压，均压时间大约为2秒，均压结束后，关闭上、下均压阀，并同时进行B塔吸附A塔解吸,此时，打开B塔进气阀、氮气出口阀,A塔解吸气阀。

当B塔吸附,A塔解吸结束时，关闭B塔进气阀、氮气出口阀，A塔解吸气阀，同时打开上、下均压阀，使A塔与B塔均压。

均压结束后，重复上述步骤，达到连续制氮的目的.

装置中，A、B吸附塔的进气阀、氮气出口阀及上、下均压阀由可编程序控制器按规定的时间自动操作，周期性地进行吸附产气和脱附再生.在氮气出口管路上装了截止阀,用于调节制氮机出口流量和氮气纯度，并装了流量计用以检测流量，设了氮气取样口以检测氮气纯度.

并且新思公司独特的开机程序和关机程序，能快速的达到气体平衡;有效的提高效率,触摸屏显示当前流程，能动态观察切换到哪个步骤。

2．3PSA变压吸附操作特性

碳分子筛的性能通常是由产气量和回收率来描述的，这两个性能指标是与产生的氮气纯度、运行压力直接相关的。

一般来讲，纯度不变时，产气量是随运行压力的提高而增加的，而回收率只随压力升高稍有增长，当压力一定时,回收率和产气量都随产生的氮气中的氧含量增加而增大，PSA系统的最佳操作压力为0.7Mpa。

三、制氮机系统工程配置

保证纯净、干燥的压缩空气是使制氮机正常使用的前提条件,为使制氮机能够正常地运行，适当的工程配置是必须的。

3．1压缩空气源

制氮机应尽量采用独立的气源即空压机，也可以利用已有的空压站提供压缩空气，但必须要保证供给制氮系统足够的气量和相对恒定的输入压力。

若气源的使用点较多的话，就必须对系统进气压力进行控制，以保证正常平稳的运行.

保证稳定的进气压力是制氮系统正常工作的必备条件。

空压机与系统的安装在许可的条件下应尽可能远离，并在其间加装压力调节阀和冷凝水排放支路。

我们一般向用户推荐的空气压缩机是具有世界先进水平的，运转可靠、维护简单、维修周期长、低噪音、无基础运转的螺杆式无油空气压缩机。

用户也可以根据自己的实力、需要,选配往复式空气压缩机。

若用户自备空气源进气压力低，将会导致相应低的氮气产量，所以自备空气源的进气压力应稳定，以满足预定的PSA制氮系统设计性能。

3．2储气罐

储气罐为一设计压力为1.0Mpa的压力容器，装有安全阀、压力表和冷凝液排放管路.主要功能是作为压缩空气的缓冲器，起稳定和贮存作用,除此外可收集和排除进入压缩空气源的大部分油水冷凝液。

3．3冷冻干燥机

在制氮主机前加装冷冻干燥机,使进入制氮系统的压缩空气干燥，从而保证制氮设备正常地使用，这一点是十分重要的。

冷冻式压缩空气干燥机是根据冷冻除湿原理,压缩空气在冷冻机中和致冷剂进行热交换，空气中的水分冷却后再次发生冷凝，从而将其中所含的大量水蒸气、油雾冷凝成液滴，由排水器排出。

经此处理后的压缩空气,其干燥度可达到常压露点－23℃（压力露点可达1。

6℃），含油量不超过5ppm。

3．4PSA变压吸附制氮机主机

主机按产气量大小及用户的使用要求不同配置，本节只是对制氮主机典型流程的解释。

1）油水分离器—9级过滤器

进入系统的压缩空气最初通过油水分离器，其功能是排除进气源中大量的油、冷凝液及固体颗粒。

油水分离器包含装有截止阀的冷凝排放管路，自动排放其中的含油冷凝液。

2）空气管路过滤器—7级过滤器

7级过滤器主要是去除进气中仍然存在的1μm以上的剩余油水悬浮物的微粒,装有油水过滤器一样的冷凝排放管路。

3）高效率除油过滤器－3级过滤器

3级过滤器用于清除进气源中剩余的悬浮颗粒物质（小至0.01μm）,仍然装有油水过滤器一样的冷凝排放管路

注意定期排放油水是保证制氮机正常工作所必需的，定期更换滤芯是保证过滤器正常工作所必需的.

4）吸附塔

为两只装有碳分子筛的压力容器，新恩工业独有的自压紧装置使设备在运行过程中不需要补充分子筛，当达到使用年限后和我们联系我们会继续提供服务。

5）进气阀

6）氧分析仪

氧分析仪位于系统控制柜中，起连续监测氮气产品气体的氧含量的作用，操作期间，从产品集管中取出的试样气体,流过分析仪检测池（标准干燥空气中氧含量20。

9%），由此产生一个与氧浓度成正比的信号。

7）控制器

PLC可编程控制器输出信号，自动切换制氮机工作阀门;并且新思公司独有的开关机程序使设备运行过程中效率更高，运行更稳定，对设备的长期使用更有好处。

四、安全警告

4．1氮气危险

PSA制氮机系统能够产生高纯度氮气。

氮气不能支持人的生命,是一种无色、无嗅、化学惰性的气体。

氮气是无毒的，但大量氮气的释放可能取代支持生命所需的氧气，含85％或更多的氮气可在短时间内导致窒息或死亡。

大量的不合格氮气必须通过适当管路排放出去。

4．2压缩空气

在压缩管路附近工作时，应特别注意压缩空气的突然释放或设备的误用，可能导致严重伤害。

在断开管路或更换过滤芯之前，要放掉所有管路和容器的压力，不这样做，可能导致严重伤害。

五、主机控制系统

5．1主机的控制方式

主机系统的控制方式为自动方式，可自动监测显示氮气纯度。

系统是通过氧分仪来采样检测氮气的纯度，当纯度达到设定值后,手动关闭放空阀，打开流量计阀向外输气。

通过氮气出口阀的开度,来调节氮气的纯度和流量，氮气的纯度随流量的增加而降低。

触摸屏及电气部分

1.触摸屏主界面显示的是制氮机简略流程图，上面空气处为进口，当制氮机运行时,箭头闪烁，同时流程图上对应的阀门开始动作,变暗表示阀接通,没有变化表示关闭，当氮气出气时对应出气口的箭头闪烁。

2.右边表示的是切换时间当A塔吸附时对应的吸附时间由0到设定时间变化，当吸附结束后回复0,其他A-B均压、B塔吸附、B—A均压表示方法同上.

3.用户等级，当用户打开隐藏界面时，上面显示当前等级。

你可以输入高等级密码来切换高等级，从高等级2能切换到低等级1、0，可以设定时间，注意输入月份不要超过12，日期不要超过30，时不超过23，分不超过59，不然可能发生不可预测的错误。

4.当打开高等级用户时，可以设定各种吸附均压时间.注意：

非专业人员不要修改时间

5.当打开高等级用户时，可以在流程界面上左上角点击可以打开隐藏界面输入输出点，能察看对应的可编程控制器点是否接通，接通时闪烁;还可以查看设备累计运行时间,这个时间对于何时更换分子筛及设备的使用频率有参考作用。

6.当进入事件记录时可以显示事件发生的时间，结束时间以及时间内容,当报警或事件消除时颜色变淡，没有消除时颜色较深。

靠这个可以准确地记录诸如氧含量报警时间和恢复时间。

7.其它还有新恩简介，联系方法及产品目录,新恩工业致力于气站工程等气体系统方面的研究和创新，新恩工业的诸多成功案例也表明了这一点。

电气问题

1.如果发现点击触摸屏时不变亮，看POWER灯是否亮，不亮可能是保险烧或者24VDC电源没有，保险为1A的保险丝.

2.发现报警出现PLCnoresponse和PLCresponseerror时表示没有连上网，注意看连接电缆有没有插好，以及其它问题。

如果不能解决请联系触摸屏厂家或新恩气体；如果出现Systemsevereerror请联系触摸屏厂家或新恩气体。

3.触摸屏正常通电时POWER、CPU灯常亮，当连接到PLC可编程控制器时COM灯亮。

5．2氧分仪的标定

氧分析仪中的氧检测池在出厂时都是经过了严格的标定。

氧检测池在使用过程中会发生漂移，所以应该在使用一段时间后，对氧检测池重新进行标定。

利用空气中氧含量恒定的原理进行满刻度标定。

压缩空气进入系统后，先将气体取样支路接入空气进气一方，等待5分钟左右观看测量值是否为“20。

9”，如果不符,需要重新调整。

六、技术文件

6．1图纸文件

●工艺流程图

●电气原理图

●装配图

6．2主要技术指标:

设计参数：

环境压力常压

环境温度0～40℃

相对湿度80％

空气进口温度25℃

设备参数：

工作压力≥0。

7MPa

额定功率≤1kW

电源~220V/50Hz

检验合格送至后级的氮气应达到下列技术指标:

排气量≤240Nm3/h

排气压力≥0.5MPa

常压露点≤-40℃

氧含量≤5％

七、安装

7．1安装要求

1）清洁、干燥的压缩空气

2）220V/50HZ的电源

7．2常规安装方式

制氮机系统应置于固定的位置，放在平整的地面上.要避免把装置放在温差很大的地方，同时还应位于通风良好的区域.如果装置处于房间内有限的区域内，则必须将富氧放空气体和不合格的氮气用管路排至室外。

电源线应通过电源入口引入到装置,电源线的连接器位于电源控制板上。

核对所有电缆接头，以保证正确连接。

所有管路接口上均需使用聚四氟乙烯带或类似产品，以保证密封。

给装置接通电源，然后向装置输入压缩空气,检查是否漏气。

警告在断开连接对管路或管件进行装配之前，要释放所有管路和容器的压力,否则可能会导致严重伤害。

7．2．1在空压机出口加装进气调节阀

每一套系统的配置都是根据所需产品气体的纯度和流量来制订的，系统所配置的空气源的气量要满足系统所需气量的要求,一般要大一些。

所以在空压机出口处安装进气量调节阀使得空气进入系统的量可以调节。

7．2．2制氮主机的排放支路连接

制氮主机除有空气进气口和氮气成品气出口外，还有超标氮气排放口，富氧气体排放口和过滤器下部的水排放口.一般来讲，水排放口是间断少量排放，可不作处理。

超标氮气排放口必须引至适宜安全的环境。

7．2．3储气罐的清扫

系统中配置的各气罐特别是氮气储罐连入系统前应以压缩空气进行吹扫。

7．2．5设备的布局

各设备安装布局距离既要考虑现场情况又要兼顾维护方便，空压机尽可能远离一些并单独安装，同时需良好的通风散热和隔音,其他设备间隙不得小于0.5米。

八、维护与操作使用说明

8．1维护

8．1．1氧分析仪校准

氧分析仪的具体操作和维护请参照相应的使用说明。

在使用期间,校准可能稍有偏移,每月应检查一次。

8．1．2空气压缩机及配套设施的操作维护

PSA系统的空气源是空气压缩机,它是唯一的运动部件，其操作维护非常重要，要按空气压缩机制造厂家的使用说明书进行操作维护.

另外根据不同的用户需要，系统还配有“冷冻干燥器”等辅助配套设施，也应按该设备制造厂家的使用说明书进行操作维护。

8．1．3制氮机日常检查维护

在设备投入运行之时,用户需对设备的运行情况作全面了解，本公司在进行设备的检查维修时均需参考用户的使用档案。

制氮机日常检查维护内容

检查内容

检查方法

检查周期

班

周

月

半年

年

过滤器的排放

观察排放口是否有排出物

▲

过滤器内置排放阀的清洗

拆下排放阀，中性溶液清洗

▲

氧分析仪的校准

空气校准

▲

8．2系统常见问题的处理方法

故障现象

故障原因

处理方法

氧含量高于额定值

氧分仪测量误差大

重新标定

氧探头寿命已到

更换氧探头

取样管路脱落或不畅

调整至正常

气量超过额定值

调节气量至额定值以下

工作压力过底

保证前级气源供应稳定充足

阀门或管道泄漏

更换或检修

设备无法正常启动

电源未开

打开电源

驱动气源减压阀未开或开的过小

调节至要求范围

前级无压缩空气

保证压缩空气的正常供应

消声器排气有黑灰

吸附器问题

联系新思气体专业人员检修

分子筛达到使用寿命

联系新思气体

系统压降过大

活性炭浸水

更换活性炭，检修前级进气

后级用气量过大

调节气量至额定值以下

分子筛达到使用寿命

联系新恩工业

8．3系统操作规程

警告开机前,一定要详细阅读各设备使用说明书等全部技术文件,否则，将造成人身伤害和设备损坏.

8．3．1开机

1）开启冷干机

2）启动空压机，并调整空压机的出口压力至0.7—0.75MPa;

3）打开电磁阀气源进口球阀，将压力调整至4—5bar左右，按下制氮机面板上的电源按钮（之前黄灯应该亮,不然就是无电源），制氮机控制系统供电，这时按下制氮机启动停止按钮（按一下，连按两下不能启动，启动时绿色运行指示灯亮），设备开始进入开机程序，等6分钟左右后开机程序结束系统开始往后级供气。

根据控制面板上的触摸屏显示流程图或两个吸附塔的压力变化来判断两吸附塔是否正常切换；

4）接通控氧仪，打开取样阀，检测氮气纯度。

注意采样气量不宜过大。

调整氮气出口阀的开度,来调节氮气的纯度和流量。

注意在纯度调整的过程当中，都需要以进气量调节阀来控制稳定的系统工作压力，不然,系统难以进入稳定工作状态。

8．3．2关机

1）关闭氮气出口阀和取样阀；

2）按下制氮机启动停止按钮，设备进入关机程序段，绿色运行指示灯开始闪烁，一分钟后熄灭,这时关机程序结束；切断制氮机电源和空压机电源;

3）切断冷干机电源。

系统配套件请参阅相关部件说明书，疑难问题请联系专业人员解决！

1.特别注意事项

1.1操作、维护设备请熟阅说明书及经过专业技术人员培训后方可进行；

恶劣工况下运行设备将缩短相关部件的使用寿命,故障未能排除的情况下强行运行设备可能给出设备带来致命的伤害，带来不必要的损失和不可预测的结果。