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佳业净化:关于变压吸附制氧系统制取氧气方案说明

发布时间:2021-04-02      点击次数:84
  一、参数
 
  流    量:10Nm3/h
 
  纯    度:90-93﹪
 
  氧 含 量:≤0.1%
 
  露    点:≤-40℃
 
  氮气压力:0.5MPa(0.1-0.5可调)
 
  二、工艺流程简图
 
工艺流程简图
       三、制氮系统设计方案描述
 
  如上图所示本套装置由如流程图所示本套装置由压缩空气系统、压缩空气净化系统、变压吸附制氮装置等组成。
 
  1、压缩空气系统
 
  压缩空气系统由空压机提供变压吸附制氮装置所需的压缩空气。工艺要求该系统提供稳定的输出压力和足够的气量。我们为贵公司配置了国际品牌的空压机,转子高速运转耐磨、低噪音、可靠维护简单。
 
  2、压缩空气净化系统
 
  经过压缩的空气首先进入9级过滤器,然后进入冷冻式干燥机。让压缩空气强制降温,使空气中水蒸汽冷凝结成液态水夹带尘、油排出机外。冷干机放置于压缩机房。工艺流程采用冷冻干燥机除油水。
 
  基于四点原因:
 
  一是后级7级送气管路过滤器进气口最大液体负载:2000ppm w/w(露点﹤-12℃),不采用冷冻干燥机,7级送气管路过滤器易失效;
 
  二是冬季室外气温较低,压缩空气温度降低后析出水份,堵塞管路系统,管路系统需倾斜并制作排液;
 
  三是管路系统析出水份后易腐蚀生锈;
 
  四是以后如需提高氮气纯度,空气净化是*的。
 
  冷干机的后级为精密过滤器组,精密过滤器组由二级过滤器组成。分别是7级主管路过滤器,3级高效除油雾过滤器。7级送气管路过滤器精度为1um,滤除1um和更大的固态与液态颗粒,残留油份含量1ppm w/w。3级高效除油雾过滤器过滤精度0.01um,滤除0.01um和更大的固态与液态颗粒,99.999+%油雾;残留油份含量0.001 ppm w/w。压缩空气品质达到 ISO8573.1质量等级1级。这样洁净干燥的压缩空气便可进入空气缓冲罐、活性炭过滤器然后再进入后级制氮部分经变压吸附装置产生纯度≥99.9%的氮气。
 
  说明:佳业净化公司强调,在压缩空气净化系统中配置活性炭过滤器和空气缓冲罐。
 
  1、配置活性炭过滤器的目的:是当前级的空气过滤器滤芯没有及时更换时,活性炭过滤器可以吸附压缩空气中的杂质,起到保护变压吸附制氮机碳分子筛的作用;
 
  2、配置空气缓冲罐的目的:是因为变压吸附制氮机的工作原理决定两塔周期性切换工作,切换时由于压差较大,空气瞬间流量会大于空气过滤器和冷冻干燥机的额定处理气量,造成压缩空气的品质不能得到保证,而配置了空气缓冲罐,则空气缓冲罐能起到提供瞬间大流量的压缩空气,保证压缩空气的品质,从而确保变压吸附制氮机的制气效果和使用寿命。
 
  3、 变压吸附制氮系统
 
  变压吸附(Pressure  Swing  Adsorption,简称PSA)是一种先进的气体分离技术,它在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位。
 
  3.1  PSA技术具有以下优点:
 
  a.产品纯度可以随流量的变化进行调节;
 
  b.在低压和常压下工作,安全节能;
 
  c.设备简单,维护简便;
 
  d.微机控制,全自动无人操作;
 
  3.2  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。
 
  3.3  变压吸附的原理
 
  氧、氮两种气体分子在分子筛表面上的扩散速率不同,直径较小的气体分子(O2)扩散速率较快,较多的进入碳分子筛微孔,直径较大的气体分子(N2)扩散速率较慢,进入碳分子筛微孔较少。利用碳分子筛对氧和氮的这种选择吸附性差异,导致短时间内氧在吸附相富集,氮在气体相富集,如此氧氮分离,在PSA条件下得到气相富集物氮气。
 
  PSA制氮流程原理
 
    (1)进气:空压机把一定压力的空气压进输送管道,再通过压缩空气净化系统去除其中的水分和油分灰尘等杂质,到达空气缓冲罐,然后经空气缓冲罐输送到两只吸附塔中。
 
  (2)、吸附:当空气进入吸附塔中,在压力作用下,氧气、二氧化碳被迅速吸附。在塔内出气口附近形成富集氮气。
 
  (3)、出气:当吸附过程进行到理想时刻时(氮气对氧气的吸附比最小),打开出气阀门,输出成品氮气到氮气缓冲罐。
 
  (4)、均压:排气过程完成后,塔内尚有一定压力一定纯度的氮气混合气,如果排掉非常可惜,于是直接将其排入另外一个吸附塔一起和接下来冲入的空气一起进行再吸附,这个过程因为到两塔压力相等时便结束,于是称为均压。
 
  (5)、排气:均压完成后,需要将塔内被分子筛吸附的气体释放出去为下一次吸附作准备,程序自动打开排气阀,使塔内压力回到初始状态,并把分子筛吸附住的气体(氧气、二氧化碳)全部排出去,使分子筛重新具备吸附新空气的能力。
 
     (6)这样两只吸附塔交替工作就能*的产生纯度99.9%的氮气供应需求.
 
  以下是碳分子筛对氧和氮在不同压力下某一时间内吸附量的变化差异曲线:
 
变化差异曲线
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