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佳業凈化:關于變壓吸附制氧系統制取氧氣方案說明

發布時間:2021-04-02      點擊次數:18
  一、參數
 
  流    量:10Nm3/h
 
  純    度:90-93﹪
 
  氧 含 量:≤0.1%
 
  露    點:≤-40℃
 
  氮氣壓力:0.5MPa(0.1-0.5可調)
 
  二、工藝流程簡圖
 
工藝流程簡圖
       三、制氮系統設計方案描述
 
  如上圖所示本套裝置由如流程圖所示本套裝置由壓縮空氣系統、壓縮空氣凈化系統、變壓吸附制氮裝置等組成。
 
  1、壓縮空氣系統
 
  壓縮空氣系統由空壓機提供變壓吸附制氮裝置所需的壓縮空氣。工藝要求該系統提供穩定的輸出壓力和足夠的氣量。我們為貴公司配置了國際品牌的空壓機,轉子高速運轉耐磨、低噪音、可靠維護簡單。
 
  2、壓縮空氣凈化系統
 
  經過壓縮的空氣首先進入9級過濾器,然后進入冷凍式干燥機。讓壓縮空氣強制降溫,使空氣中水蒸汽冷凝結成液態水夾帶塵、油排出機外。冷干機放置于壓縮機房。工藝流程采用冷凍干燥機除油水。
 
  基于四點原因:
 
  一是后級7級送氣管路過濾器進氣口最大液體負載:2000ppm w/w(露點﹤-12℃),不采用冷凍干燥機,7級送氣管路過濾器易失效;
 
  二是冬季室外氣溫較低,壓縮空氣溫度降低后析出水份,堵塞管路系統,管路系統需傾斜并制作排液;
 
  三是管路系統析出水份后易腐蝕生銹;
 
  四是以后如需提高氮氣純度,空氣凈化是必備的。
 
  冷干機的后級為精密過濾器組,精密過濾器組由二級過濾器組成。分別是7級主管路過濾器,3級高效除油霧過濾器。7級送氣管路過濾器精度為1um,濾除1um和更大的固態與液態顆粒,殘留油份含量1ppm w/w。3級高效除油霧過濾器過濾精度0.01um,濾除0.01um和更大的固態與液態顆粒,99.999+%油霧;殘留油份含量0.001 ppm w/w。壓縮空氣品質達到 ISO8573.1質量等級1級。這樣潔凈干燥的壓縮空氣便可進入空氣緩沖罐、活性炭過濾器然后再進入后級制氮部分經變壓吸附裝置產生純度≥99.9%的氮氣。
 
  說明:佳業凈化公司強調,在壓縮空氣凈化系統中配置活性炭過濾器和空氣緩沖罐。
 
  1、配置活性炭過濾器的目的:是當前級的空氣過濾器濾芯沒有及時更換時,活性炭過濾器可以吸附壓縮空氣中的雜質,起到保護變壓吸附制氮機碳分子篩的作用;
 
  2、配置空氣緩沖罐的目的:是因為變壓吸附制氮機的工作原理決定兩塔周期性切換工作,切換時由于壓差較大,空氣瞬間流量會大于空氣過濾器和冷凍干燥機的額定處理氣量,造成壓縮空氣的品質不能得到保證,而配置了空氣緩沖罐,則空氣緩沖罐能起到提供瞬間大流量的壓縮空氣,保證壓縮空氣的品質,從而確保變壓吸附制氮機的制氣效果和使用壽命。
 
  3、 變壓吸附制氮系統
 
  變壓吸附(Pressure  Swing  Adsorption,簡稱PSA)是一種先進的氣體分離技術,它在當今世界的現場供氣方面具有不可替代的地位。
 
  3.1  PSA技術具有以下優點:
 
  a.產品純度可以隨流量的變化進行調節;
 
  b.在低壓和常壓下工作,安全節能;
 
  c.設備簡單,維護簡便;
 
  d.微機控制,全自動無人操作;
 
  3.2  關于吸附劑
 
  吸附劑是PSA制氮設備的核心部分。一般地,PSA制氮設備選擇的是碳分子篩,它吸附空氣中的氧氣、二氧化碳、水分等,而氮氣不能被吸附。
 
  3.3  變壓吸附的原理
 
  氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同,直徑較小的氣體分子(O2)擴散速率較快,較多的進入碳分子篩微孔,直徑較大的氣體分子(N2)擴散速率較慢,進入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氧和氮的這種選擇吸附性差異,導致短時間內氧在吸附相富集,氮在氣體相富集,如此氧氮分離,在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。
 
  PSA制氮流程原理
 
    (1)、進氣:空壓機把一定壓力的空氣壓進輸送管道,再通過壓縮空氣凈化系統去除其中的水分和油分灰塵等雜質,到達空氣緩沖罐,然后經空氣緩沖罐輸送到兩只吸附塔中。
 
  (2)、吸附:當空氣進入吸附塔中,在壓力作用下,氧氣、二氧化碳被迅速吸附。在塔內出氣口附近形成富集氮氣。
 
  (3)、出氣:當吸附過程進行到理想時刻時(氮氣對氧氣的吸附比最小),打開出氣閥門,輸出成品氮氣到氮氣緩沖罐。
 
  (4)、均壓:排氣過程完成后,塔內尚有一定壓力一定純度的氮氣混合氣,如果排掉非??上?,于是直接將其排入另外一個吸附塔一起和接下來沖入的空氣一起進行再吸附,這個過程因為到兩塔壓力相等時便結束,于是稱為均壓。
 
  (5)、排氣:均壓完成后,需要將塔內被分子篩吸附的氣體釋放出去為下一次吸附作準備,程序自動打開排氣閥,使塔內壓力回到初始狀態,并把分子篩吸附住的氣體(氧氣、二氧化碳)全部排出去,使分子篩重新具備吸附新空氣的能力。
 
     (6)、這樣兩只吸附塔交替工作就能源源不斷的產生純度99.9%的氮氣供應需求.
 
  以下是碳分子篩對氧和氮在不同壓力下某一時間內吸附量的變化差異曲線:
 
變化差異曲線
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