PSA制氮介绍（必威体育精装版文档）.pptx

PSA变压吸附制氮装置介紹PSA制氮設備

变压吸附(PSA)原理:?碳分子筛碳分子筛放大2000倍后变压吸附制氮工艺的核心材料是用于空气分离的碳分子筛（CMS）。碳分子筛是一种多孔性的碳结晶体，空气中的O2与N2在高压条件下会扩散进入这些孔隙，两者的扩散速率不同因而产生氧氮分离的现象，而孔隙的直径分布是决定性能的关键因素。氧分子的尺寸为0.28*0.40nm，而氮分子则为0.30*0.41nm。如果能将孔径控制在稍小于氮气分子的情况,亦即0.3-0.4nm,则氧气分子比较容易进入孔洞内部，因而被吸附在碳分子筛内；氮气分子比较难进入孔洞内部，因而被排出吸附器外部成为高纯的氮气。

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,则吸附剂的吸附量越大。反之，压力越低，则吸附量越小。如下图所示：变压吸附制氮的动力学原理图

3N2PSA制氮設備流程1.空气压缩：在一定的压力下，变压吸附才能达到较佳的吸附效果，因此，环境空气必须经过空氣壓縮機压缩。2.空气净化：由于压缩空气中含有水、颗粒、油，这些杂质对分子筛有破坏作用，因此，必须用空气处理系统（冷干机、过滤器），通过降温除去油水，达到保护分子筛的目的。选用高品质的空气处理系统同样是保证制氮装置正常运行的关键因素之一。压缩空气经过旋风分离器除去大部分的液态水，再进入一级聚合微粒过滤器，除去大部分粉尘与油水滴，经过冷干机及二级聚合微粒过滤器除去压缩空气中的大部分油和水。最后经过活性炭过滤器再此除油之后，空气进入吸附塔中杂质含量如下：残油含量≤0.003mg/m3（at21℃）残余粉尘≤0.1μm残余水含量≤5.57g/m33.变压吸附制氮：是整个过程的核心和关键环节。通过吸附、均压、解吸、吹扫，可以生产出合格的产品氮气，并经氮气缓冲罐平抑压力波动后，提供给用户端使用。1.空氣壓縮2.空氣淨化3.變壓吸附制氮

为了获得连续的氮气，一般采用两个吸附塔进行交替吸附和再生，完整的变压吸附过程为：吸附:?装有碳分子筛的吸附塔共有A、B二塔。當A塔吸附時，空氣通過A塔的碳分子筛向出口端流动时，H2O、CO2和O2被吸附，产品氮气由吸附塔出口流出。?均压:????经一段时间后(大约1分钟),A塔内的碳分子筛吸附饱和。这时A塔自动停止吸附,并对B塔进行一个短暂的均压过程,从而迅速提高B塔压力并达到提高制氮效率的目的。所谓均压,就是将两塔连通，使待解吸塔的气体流向待吸附塔,最终达到两塔的气体压力基本均衡。解吸：均压完成后，A塔通过排氣口继续排气,将吸附塔迅速下降至常压,从而脱除已吸附的H2O、CO2、O2，实现分子筛的解吸再生。吹扫：为了使分子筛彻底再生,以合格氮氣對再生塔進行吹掃A塔B塔

经PSA变压吸附產出的3N2与少量氢氣混合后，残氧与氢氣發生反应生成水蒸气，随后经一后冷却器使大部分水蒸气冷凝下来，并经过高效水分离器除去冷凝水，再进入吸附式干燥器可使产品气露点达到-70℃以下，产品气纯度通过分析仪连续进行在线监测。其脱氧反应的化学方程式为：2H2+O2=2H2O+热为了确保氧被完全脱除，实际加入的H2量与O2量的比率略高于理论值，使得脱氧反应很彻底，从而可获得氧含量低于5ppmO2的高纯氮气。此种工艺由于未脱除过量氢，产品氮中会含有少量的氢气，对于含氢不敏感的工艺中适用。此类加氢脱氧纯化装置，通常由混合器、催化反应器、后冷却器、旋风分离器、过滤器、吸附式干燥器、氧分析仪、流量计以及产品氮气缓冲罐组成。PSA3N2加氢纯化到5N2工藝H2PSA3N2

序号项目指标备注1流量单套2500Nm3/h0℃,101.325kPa2纯度≥99.9%氧含量≤1000ppm3排气压力≥0.6MPa产品氮气压力4露点≤-40℃常压5连续运行时间≥8400小时/年连续运行6设备设计使用寿命≥10年其中正常使用、维护条件下分子筛使用寿命10年以上3N2PSA制氮机组性能技术参数3N2PSA制氮机及加氢纯化到5N2装置性能技术参数序号项目指标备注3N2PSA制氮1粗氮流量2500Nm3/h0℃,101.325kPa2纯度≥99.9%氧含量≤1000ppm3排气压力≥0.6MPa产品氮气压力4露点≤-40℃常压5连续运行时间≥8400小时/年连续运行6设备设计使用寿命≥10年其中正常使用、维护条件下分子筛使用寿命10年以上加氢纯化1精氮纯度≥99.999%氧含量≤10ppm2精氮流量≥2250Nm3/h氧含量≤10ppm3排气压力≥