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PSA变压吸附制氮机原理及流程

  • 来源:智达新元
  • 更新日期:2022.8.25
PSA制氮机
PSA制氮机
碳载纯化制氮机
碳载纯化制氮机
碳分子筛
碳分子筛
制氮机工艺流程图
制氮机工艺流程图

PSA变压吸附制氮机系统组成

PSA是英文Pressure Swing Adsorption缩写,即:变压吸附。PSA是一种新的气体分离技术,它是以空气为原料,利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。

变压吸附制氮机系统由气源部分(空压机)、气源净化部分(冷冻干燥机、多级过滤器)、气体缓冲部分(空气储气罐、氮气储气罐)、变压吸附部分(A塔、B塔、气动阀门、电磁阀、自动控制系统等)组成。空压机为系统提供符合压力的压缩空气;气源净化部分由干燥机、过滤器等组成,除掉压缩空气中的油、水、颗粒物等杂质,使压缩空气纯度符合要求;储气罐(空气储罐、氮气储罐)为气体缓冲部分,提高输出气体(压缩空气、氮气)的连续性和稳定性;变压吸附部分由A、B吸附塔、气动阀门、电磁阀和自动控制系统等组成,双吸附塔交替吸附和再生,完成氮氧分离,连续输出氮气。

变压吸附制氮机工作原理

PSA变压吸附制氮机是以碳分子筛(见上图)为吸附剂,利用加压吸附,降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气,从而分离出氮气的自动化设备。它以空气为原料,采用高效、高选择性的固体吸附剂碳分子筛选择性吸附空气中的氧,从而实现空气中氧、氮分离。 碳分子筛对氮氧的分离主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同,直径较小的气体(氧)扩散更快,更多地进入分子筛固相,这样,可以在气相中实现氮的富集。 一段时间后,分子筛对氧气的吸附达到平衡,根据不同压力下碳分子筛吸附气体吸附量不同的特点,降低压力来解除碳分子筛对氧气的吸附。 变压吸附法一般采用两塔并联,交替加压吸附和减压再生,从而获得连续流动的氮气。

PSA制氮机工艺流程

空压机产生高压空气(0.8Mpa~1.0Mpa),经过空气储气罐缓冲→C级过滤器(主要滤除压缩空气中的大量液体和凝聚物)→冷干机干燥除水→T级过滤器(主要滤除压缩空气中的液态水和油)→A级过滤器(主要滤除压缩空气中的细小水汽和油雾)→活性碳过滤器(吸收油蒸汽等)→吸附塔1(进入吸附塔的压缩空气是经PLC编程器控制1~9气动阀的关、闭来实现气体的流向、吸附塔的加压吸附、减压解吸的过程)→吸附塔2→氮气储气罐→流量计→仓房(见上面“制氮机工艺流程图”)。

空气经空压机压缩后,经过除尘、除油、干燥后,进入空气储罐,经过空气进气阀、左吸进气阀进入左吸附塔,塔压力升高,压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附,未吸附的氮气穿过吸附床,经过左吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐,这个过程称之为左吸,持续时间为几十秒。左吸过程结束后,左吸附塔与右吸附塔通过上、下均压阀连通,使两塔压力达到均衡,这个过程称之为均压,持续时间为2~3秒。均压结束后,压缩空气经过空气进气阀、右吸进气阀进入右吸附塔,压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附,富集的氮气经过右吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐,这个过程称之为右吸,持续时间为几十秒。同时左吸附塔中碳分子筛吸附的氧气通过左排气阀降压释放回大气当中,此过程称之为解吸。反之左塔吸附时右塔同时也在解吸。为使分子筛中降压释放出的氧气完全排放到大气中,氮气通过一个常开的反吹阀吹扫正在解吸的吸附塔,把塔内的氧气吹出吸附塔。这个过程称之为反吹,它与解吸是同时进行的。右吸结束后,进入均压过程,再切换到左吸过程,一直循环进行下去。制氮机的工作流程是由可编程控制器控制三个二位五通先导电磁阀,再由电磁阀分别控制八个气动管道阀的开、闭来完成的。三个二位五通先导电磁阀分别控制左吸、均压、右吸状态。左吸、均压、右吸的时间流程已经存储在可编程控制器中,在断电状态下,三个二位五通先导电磁阀的先导气都接通气动管道阀的关闭口。当流程处于左吸状态时,控制左吸的电磁阀通电,先导气接通左吸进气阀、左吸产气阀、右排气阀开启口,使得这三个阀门打开,完成左吸过程,同时右吸附塔解吸。当流程处于均压状态时,控制均压的电磁阀通电,其它阀关闭;先导气接通上均压阀、下均压阀开启口,使得这两个阀门打开,完成均压过程。当流程处于右吸状态时,控制右吸的电磁阀通电,先导气接通右吸进气阀、右吸产气阀、左排气阀开启口,使得这三个阀门打开,完成右吸过程,同时左吸附塔解吸。每段流程中,除应该打开的阀门外,其它阀门都应处于关闭状态。

关于变压吸附制氮机产品的更多信息,可以参阅“工业制氮机

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