杭州富阳万博空分设备有限公司

PSA变压吸附制氮机组

◆PSA制氮机设备组成及说明

1）压缩空气净化组件 
　 由 除油器、冷冻式干燥机、精密过滤器和活性炭过滤器组成。
　 空气经空压机压缩机后，首先进入空气缓冲罐进行缓冲，然后进入 除油器除去大部分的油、水、尘等杂质，再经冷冻式干燥机进一步除水，经精密过滤器除油、除尘， 后进入活性炭过滤器进一步除油。
　 我公司特别设计的活性炭过滤器，可用来防止可能出现的微量油渗透，确保碳分子筛得到有效保护，延长了使用寿命。 
　 经本净化部分处理的压缩空气可用于仪表空气。 

2）空气缓冲罐 
　 由空气缓冲罐及附属阀门仪表组成。空气缓冲罐是降低气流脉动，起缓冲作用：从而减少系统压力的波动，使压缩空气能平稳地通过压缩空气净化组件以便充分除去油、水、尘等杂质，减少了氧氮分离系统的负荷。同时，也为氧氮分离系统在进行吸附塔工作切换时，提供短时间内迅速升压所需的大量压缩空气，不仅使吸附塔内压力很快上升到工作压力，而且还保证了设备可靠稳定的运行。 

3）氧氮分离系统 
　由吸附塔、压紧装置、附属阀门及仪表电器组成。采用复合床结构设计的吸附塔分A、B两塔，塔内填装进口碳分子筛（采用伸展扭转式振动填充法使碳分子筛装填更加均以）。洁净的压缩空气首先从A塔入口端经碳分子筛向出口端流动，此时O2、 CO2、H2O被其吸附，产品氮气由吸附塔出口端流出。经一段时间后，A塔内的碳分子筛吸附达到饱和前自动停止吸附，洁净的压缩空气流入B塔进行吸氧产氮，并对A塔分子筛进行再生。分子筛的再生是通过将吸附塔迅速下降至常压脱附的O2、 CO2、H2O来实现的。两塔交替进行吸附塔再生，即完成氧氮分离，连续产出氮气。

4）氧氮缓冲系统 
　 由氮气缓冲罐、精密过滤器、流量计、调压阀、放空部件等组成。氮气缓冲罐主要用于均衡从氮氧分离系统分离出来的氮气压力和纯度，保证连续供给氮气稳定。同时，在吸附塔进行工作切换后，它将本身的部分气体回充吸附塔，一方面帮助吸附塔升压，另外也起到保护床层的作用，在设备工作过程中起到极重要的工艺辅助作用。 后经精密过滤器进行过滤，充分保证氮气的品质。

◆主要技术参数

◆变压吸附空分制氮原理

1）变压吸附（PSA）介绍
　  变压吸附(Pressure Swing Adsorption.简称PSA) 是一种先进新型的气体分离技术，它在当今世界的现场供气方面具有 的地位。 

2）PSA变压吸附原理

        碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。
　    任何一种吸附对于同一被吸附气体（吸附质）来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大。反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小。如果温度不变，在加压的情况下吸附，用减压（抽真空）或常压解吸的方法，称为变压吸附。可见，变压吸附是通过改变压力来吸附和解吸的。

如上图所示，碳分子筛对氧和氮吸附量有很大的差异。碳分子筛是一种内部有很多微孔的物质，用碳分子筛制氮主要是基于氧和氮在碳分子筛中的扩散速率不同，变压吸附的原理就是在一定的压力下，利用空气中氧、氮在碳分子筛微孔中的吸附量的差异，达到氧氮分离的目的。在压力升高时，碳分子筛吸氧产氮，压力降至常压时，碳分子筛脱附氧气再生。变压吸附制氮设备通常有两只吸附塔，一只吸氧产氮，另一只脱氧再生，如此交替循环不断产出氮气。

   WBN系列变压吸附制氮机设备根据氮气纯度可分为八种型号，即：WBN97、WBN98、WBN99、WBN295、WBN39、WBN49、WBN59、WBN595。

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