DT制氮装置使用说明书

DT系列

煤矿用移动式碳分子筛制氮装置

使用说明书

山西汾西机电有限公司

2010

目录

一、概述

二、主要特征与主要性能参数

三、变压吸附制氮原理及工艺流程

1．工作原理

2．工艺流程

四、变压吸附制氮机安装操作及维护

1．安装

2．操作

3．维护保养

五、常见故障及排除方法

六、运输及贮藏

七、气体流量修正说明

八、技术文件目录

附图：流程图

一.概述:

1、简介

N2在自然界中分布很广,是空气的主要成分(约占78%),在常温常压下无色、无味、无毒、不燃、不爆,使用上很安全。N2分子结构十分稳定,化学性质很不活泼,通常难以同其它物质发生化学反应,表现为很大的惰性,被广泛用于保护气体,随着科学技术的进步和经济的发展,N2的应用范围日益扩大,并已深入许多工业部门和日常生活领域。

工业用氮气的制取是以空气为原料,将其中的O2和N2分离而获得,其方法主要有深冷空分法、分子筛空分法及薄膜空分法等。在一般中小型用户(1000Nm3/h以下)中广泛使用分子筛空分法制取氮气。与深冷空分法相比,具有工艺流程简单、占地小、投资省、操作简单、维护方便等优点,而且产品N2纯度可按实际需要作任意调节,装置适应性好。分子筛空分法目前以碳分子筛(Cardon Molecular Sieves 简称CMS )空分法为主,CMS是德国亚琛B.F(Bergbau Forschung of Esen)矿业研究有限公司于70年代首先研制成功的新型高效吸附剂。CMS法分离N2、O2是通过一种新型气体吸附分离技术——变压吸附(Pressure swing adsorption 简称PSA)技术来实现的,这一技术起源于德国四十年代一项专利文献,成熟于七十年代美国的工业应用,主要用于氧氮分离、空气干燥,八十年代已有比较完整的数学模型来描述,这项技术有如下优点:

1）产品氮气纯度高。

2）一般可在室温和不高的压力下工作,床层再生时不用加热,节能经济。

3）设备简单,操作、维护简便。

4）完全实现自动化。

2、执行标准

《煤矿用移动式膜分离制氮装置通用技术条件》MT/T774-1998

《变压吸附制氧、制氮设备》JB/T 6427—2001

《DT/DM系列煤矿用移动式制氮装置》Q/320292AAJH03-2007

3、用途

DT系列煤矿用移动式碳分子筛制氮装置适用于具有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中的煤层的防火和灭火。

4、使用条件

适用于在下列条件下工作：

（1）环境空气温度范围为5℃~30℃；

（2）环境空气相对湿度不大于95%（25℃时）；

（3）在有爆炸性危险气体（甲烷）和煤尘的矿井中；

（4）在无强烈颠簸振动的环境中；

（5）大气压力：86-106kpa；

5、制氮装置的型号及含义

D T —X1 / X2 （□）

设计序号

制氮装置氮气纯度（%）

碳分子筛方式氮气产量（Nm3/h ）

二.主要特征与主要性能参数:

我公司于八十年初期引进该项技术,经过多年的消化吸收与开发研制,逐

步完善了制氮设备的设计和制造技术,大大提高了设备可操作性和可靠性,向

各类工业领域提供了各种型号的制氮设备,并形成了一系列鲜明的特征。

1.主要特征:

(1)工艺流程简单、可靠。

工艺流程揉和了美国KEMP流程与德国B.F流程的特长,删除了易出

故障又不必要的部件,保留了对保证碳分子筛发挥性能及寿命的必要部件,使

设备既能保证技术指标,又符合我国国情,成本适中。

(2)压力容器安全、可靠。

所有压力容器均严格按照GB150设计、制造，经劳动局锅检所监检，验收合格,附全套产品质量证明书、监检证书、竣工图。

(3)吸附塔设计合理。

吸附塔根据气体动力曲线,设计有独特的分流装置,塔内部处于层流状态,保证CM发挥最大效能,压紧装置保证分子筛免受冲击,延长了使用寿命,检查口开闭容易,方便装料与检查,出料口为双层结构,方便更换分子筛。

(4)碳分子筛品质优良

选用德国B.F公司制氮专用碳分子筛(一级品),保证产N2效率和防冲击磨损性能。

(5)自动化程度高,运行可靠。

设备的控制部分由PC(Programmable Controller)可编程序控制器实现,设有手动/自动档,在自动档时,按启动按钮设备即进入全自动运行状态,在手动档时, 可逐一检查各电磁阀动作情况。PC机选用日本OMRON公司产品,适应性强,质量可靠。

(6) 专利型气动阀组。

采用合资公司生产的超薄气缸配合本公司的阀座组,组成结构紧凑的活塞机构驱动，运动简单，可靠性高，耗气量小，使用寿命长等优点。抑可使用全进口阀门。

(7)先导电磁阀控制方式优良。

每个气动阀配置一个先导电磁阀控制开闭动作,先导电磁阀选用单向二位五通,控制可靠；电磁阀有电路保护和指示灯,动作状态一目了然,又可防止电路冲击,损坏电磁线圈；电磁阀上设有手动钮,可以在不通电状态下,检查电磁阀和气动阀的运行状况（用改锥将电磁阀上的红色手动按扭按下去，然后顺时针旋转180度，电磁阀打开；复位，电磁阀关闭）。

(8)结构合理，移动方便。

本机型为紧凑式结构，满足了井下巷道要求；可移动式结构，又方

便了井下近距离使用。

2.主要性能指标参数:

(1)产N2量：150~1000Nm3/h

(2)N2纯度：≥97%

(3)N2压力：0～0.7MPa(可调)

(4)工作压力：0.5～0.8MPa

(5)外形尺寸：3800（长）×1450（宽）×2000（高）（单车）

三.工作原理及工艺流程:

1.工作原理：

CMS制氮机主要是应用变压吸附原理进行O2、N2分离。CMS是属于速度分离型的吸附剂,当吸附质的性质相差不大时,直径较小的气体分子扩散速度较快,较多地进入分子筛的固相,而直径较大的气体分子扩散速度较慢,较少地进入分子筛的固相,根据CMS的微孔结构特点,当空气进入CMS时,分子直径比N2(3.0A)稍小的O2(2.8A)以较快的速度扩散进入CMS的孔道,并优先被选择吸附,在吸附初始的短时间内,O2迅速富集于CMS颗粒内部,而N2则因未来得及被吸附,在气相中富集,将其收集于贮罐即可制得所需N2。CMS 具有加压对氧的吸附量增加,减压时对氧的吸附量减小的特性,因此PSA采用加压制氮,减压再生的制氮方式,为了连续不断地产气,采用 A.B两个吸附塔轮流循环工作,流程由PC机进行程序自动控制。

2.工艺流程：

干燥、无油、无尘的压缩空气进入空气贮罐,进行稳压后,经气动阀进入A 吸附塔,吸附塔内的CMS吸附掉空气中的O2,未被吸附的N2大部分经气动阀、单向阀、进入氮气贮罐,小部分N2经回吹阀进入B吸附塔,吹扫塔内的CMS解吸出的O2再经气动阀,消音器排空,约一分钟后,A塔吸附接近饱和时,