從細(xì)節(jié)掌握psa制氮機(jī)選型的大方向 變壓吸附制氮機(jī)(Pressure Swing Adsorption,簡(jiǎn)稱(chēng)PSA制氮機(jī))是一種采用碳分子篩作為吸附劑的先進(jìn)氣體分離技術(shù),它在當(dāng)今世界的現(xiàn)場(chǎng)供氣方面具有不可替代的地位,普遍應(yīng)用于各行各業(yè),在現(xiàn)有幾百家制氮企業(yè)當(dāng)中,客戶(hù)該如何選用一臺(tái)性能完好的制氮機(jī),是許多客戶(hù)面臨難題,對(duì)于一臺(tái)制氮機(jī)的選型涉及問(wèn)題較多,但只要我們仔細(xì)分析、比較、把握重點(diǎn),就可以得到滿(mǎn)意結(jié)果。
首先,在確定具體型號(hào)規(guī)格前(即每小時(shí)產(chǎn)氮量、氮?dú)饧兌取⒊隹趬毫?、露點(diǎn)),應(yīng)著重對(duì)制氮機(jī)的性能和特點(diǎn)作全面的比較分析,同時(shí)要針對(duì)自己現(xiàn)有環(huán)境條件,作出正確的選擇。
第一、從以下幾個(gè)方面對(duì)制氮機(jī)進(jìn)行比較和分析:
a) 整套系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性;
b) 碳分子篩裝填技術(shù)及壓緊方式;
c) 控制閥門(mén)的使用壽命;
d) 研究開(kāi)發(fā),制造經(jīng)驗(yàn)、用戶(hù)業(yè)績(jī);
第二、影響制氮機(jī)成本的因素:
1) 整套系統(tǒng)一次性投資;
2) 分子篩使用壽命;
3) 使用過(guò)程中所需的配件壽命及費(fèi)用;
4) 操作維護(hù)、保養(yǎng)費(fèi)用及電、水、壓縮空氣耗用量;
第三、影響制氮機(jī)穩(wěn)定性因素:
制氮機(jī)是涉及機(jī)、電、儀表集一體高科技術(shù)產(chǎn)品,在長(zhǎng)期使用中設(shè)備的穩(wěn)定尤其重要。我們從制氮機(jī)的組成不難看出,影響穩(wěn)定性有以下兩點(diǎn):
1、 控制閥門(mén):
對(duì)于變壓吸附制氮機(jī)來(lái)講,閥門(mén)必須具有以下幾點(diǎn)性能:
a)材質(zhì)性能好,絕對(duì)不漏氣;
b)在接受控制信號(hào)的0.02秒內(nèi)完成開(kāi)或關(guān)動(dòng)作;
c)能承受頻繁的開(kāi)、關(guān),保證足夠長(zhǎng)的使用壽命;
1.1、閥門(mén)故障根源
正常的使用情況下,每只程控閥門(mén)在每一個(gè)周期(120秒左右)必須開(kāi)關(guān)一次,按制氮機(jī)每年300個(gè)工作日計(jì)算,每天24小時(shí)連續(xù)動(dòng)行,吸附與解吸周期為4分鐘計(jì),那么每只閥門(mén)每年需要開(kāi)、關(guān)20多萬(wàn)次。而只要其中一只閥門(mén)出現(xiàn)故障都會(huì)影響整臺(tái)設(shè)備正常。所以閥門(mén)連續(xù)使用壽命是制氮機(jī)穩(wěn)定可靠的最重要一環(huán)節(jié)。
2、碳分子篩是變壓附制氮機(jī)核心:
2.1、碳分子篩性能指標(biāo):
a.硬度
b.產(chǎn)氮量(Nm3/T-h)
c.回收率(N2/Air)%
d.填裝密度
以上指標(biāo)碳分子篩生產(chǎn)廠(chǎng)家均已在出廠(chǎng)時(shí)注明,但只能作為參考數(shù)據(jù),如何使碳分子篩發(fā)揮最大效能,這跟每個(gè)制氮廠(chǎng)家的工藝流程以及吸附塔高徑比有著直接的關(guān)系,同時(shí)保證分子篩的使用壽命就很有講究:
2.2、 碳分子篩裝填技術(shù):
碳分子篩裝入吸附塔時(shí)必須具備專(zhuān)門(mén)的填裝技術(shù),否則極易粉化并導(dǎo)致失效,從工藝流程我們可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)壓縮空氣高速?gòu)奈剿撞窟M(jìn)入時(shí),如果沒(méi)有特殊的氣體分布器,分子篩受到氣流的強(qiáng)力沖擊、摩擦,容易造成分子篩的粉化。另外分子篩填入吸附塔內(nèi)是不可能絕對(duì)緊密,在使用一段時(shí)間后,分子篩之間的空隙在減小,慢慢下沉,如果沒(méi)有分子篩自動(dòng)填補(bǔ)裝置和壓緊裝置,吸附塔上部就會(huì)出現(xiàn)明顯空間。當(dāng)壓縮空氣進(jìn)入吸附塔下部時(shí),分子篩就會(huì)在氣流的沖擊作用力下,在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生快速的位移,導(dǎo)致分子篩互相碰撞、摩擦并與吸附塔壁發(fā)生撞擊,這樣就容易使分子篩粉化失效。
2.3、空氣中油、水對(duì)分子篩的影響:
由于空氣含一定水和油蒸汽,經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)后,如果不經(jīng)嚴(yán)格空氣凈化處理,油蒸汽容易被碳分子篩所吸附,并難以脫附,填塞分子篩孔徑,導(dǎo)致分子篩“中毒"失效。所以在壓縮空氣進(jìn)入吸附塔前設(shè)置嚴(yán)格空氣凈化裝置,是保證分子篩使用壽命的一環(huán)。水對(duì)分子篩來(lái)講雖然不是致命的,但會(huì)使分子篩吸附“負(fù)荷"增加,即影響其吸附O2、CO2之能力,因此壓縮空氣干燥除水,是提高分子篩吸附能力和穩(wěn)定不可忽視的問(wèn)題。
3、方案剖析
針對(duì)以上各種難題薩普做了專(zhuān)項(xiàng)研發(fā),為此對(duì)整套制氮系統(tǒng)做了精心的設(shè)計(jì)和布置,整套制氮裝置包含以下幾部分。
3.1系統(tǒng)流程圖
3.1.1空壓機(jī)
空壓機(jī)是提供氣源的主要部分,經(jīng)過(guò)壓縮的空氣首先通入壓縮空氣凈化組件除水、除油后進(jìn)入空氣凈化組件
3.1.2空氣凈化裝置
空氣凈化組件由高效過(guò)濾器、冷凍干燥機(jī)、精過(guò)濾器、超精過(guò)濾器、催化劑除油器等組成,壓縮空氣進(jìn)入管道過(guò)濾器除去>1μm的微粒及大部分的水,保障冷凍干燥機(jī)和后級(jí)過(guò)濾器的正常使用,經(jīng)冷凍干燥機(jī)使之強(qiáng)制冷卻到5℃左右,使空氣中的水汽凝結(jié)成水,通過(guò)分水過(guò)濾器分離并過(guò)濾后,由排污閥排出,使壓縮空氣露點(diǎn)達(dá)到-10℃,經(jīng)精過(guò)濾器過(guò)濾>0.01μm的微粒及油水,再進(jìn)入超精過(guò)濾器過(guò)濾油、水;過(guò)濾精度>0.001μm,經(jīng)除油器中的活性碳吸附殘余的微量的油霧,得到潔凈的壓縮空氣通過(guò)管道進(jìn)入氮氧分離系統(tǒng),保證分子使用長(zhǎng)壽。
3.1.3空氣儲(chǔ)氣罐組件
空氣儲(chǔ)氣罐其作用是保證系統(tǒng)的平穩(wěn)用氣,降低氣流脈動(dòng) ,起緩沖作用,從而減小系統(tǒng)壓力波動(dòng),使壓縮空氣平穩(wěn)地通過(guò)壓縮空氣凈化系統(tǒng),以便充分除去油水雜質(zhì),減輕后續(xù)PSA氧氮分離裝置的負(fù)荷。同時(shí),在氧氮分離系統(tǒng)進(jìn)行周期工作切換時(shí),也為氧氮分離系統(tǒng)提供短時(shí)間內(nèi)迅速升壓所需的大量壓縮空氣,從而使吸附塔內(nèi)的吸附壓力很快上升到工作壓力,保證了設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。
3.1.4氧氮分離系統(tǒng)
氧氮分離系統(tǒng)是制氮機(jī)的核心部分,由兩只吸附塔、壓縮裝置、程控閥、等部件組成,我院采用高品質(zhì)的進(jìn)口閥門(mén),無(wú)泄漏使用壽命長(zhǎng)達(dá)300萬(wàn)次以上,為整套裝置提供了可靠的性能保障。
3.1.5氮?dú)饩彌_罐
氮?dú)饩彌_罐主要是由緩沖罐、粉塵過(guò)濾器、流量計(jì)、調(diào)壓閥、節(jié)流閥等組成,以用戶(hù)現(xiàn)場(chǎng)提供穩(wěn)定的氮?dú)庠?。總結(jié):通過(guò)以上的方案剖析,我們可以對(duì)制氮機(jī)結(jié)構(gòu)及組成有了一定的認(rèn)識(shí)和理解,但對(duì)于不同的環(huán)境工況以及不同的工藝使用條件,設(shè)備在配置會(huì)有一定的選擇性。