制氮机操作规程

FD200-295系列变压吸附制氮装置

操作说明书

（试行）

目录1．技术参数

1.1设计参数

1.2性能参数

1.3公用工程设施

2.安全

2.1系统指定用途

2.2防止事故规定

2.3危险来源

3.功能和系统结构

3.1采用CMS分离空气

3.2变压吸附（PSA）

3.3工艺步骤

3.4压缩空气提纯

3.5分离空气

3.6氮气贮存及供气

4.操作

4.1控制系统

4.2控制过程

4.3氧分仪

4.4 开机

4.5关机

5.维护及保养

5.1制氮机日常检查维护内容

5.2系统常见问题的处理方法

6.附件

6.1 总图

6.2 工艺流程图

6.3 原理图

6.4 接线图

技术参数

1.技术参数

1.1 设计参数

对压缩空气的要求：

压缩空气量: ≥12.5Nm3/min

压缩空气露点：≤2℃-10℃

压缩空气压力: ≥0.7Mpa

1.2 性能参数

对产品气的要求：

（1）氮气产气流量： 200Nm3/h

（2）氮气纯度：≥99.5%

1.3 公用工程设施

电源电压：220V/50Hz

功率： 1kW

安全

2.安全

必须认真阅读操作手册，在操作系统前，手册中警告必须引起特别重视。

2.1系统指定用途

PSA制氮系统是依据1.2节中描述的流量、纯度进行设计的，未经暖通负责人书面批准，不能作以下改动：

·改动设置超过1.2节中的限制范围

·系统本身硬件装置的改变

2.2防止事故规定

所有预防事故条款是由国家法定部门规定的，在操作时须严格遵守。

2.3危险来源

人身危害！

由于系统的自动操作功能，压缩，干燥器和PSA系统有可能自动启动。在任何养护工作开始前，必须关闭整个系统和系统各部分。

火灾！

PSA制氮系统排放出的废气中为浓缩氧气（approx.35Vol.%），容易引起火灾。因此废气必须排放到户外，禁止吸烟。

窒息！

产品气中的氧含量低，用于呼吸氧含量不足。由于缺氧可能有窒息的危险，因此产品气不能呼吸。

人身伤害！

系统装置和管道均为常压状态。在拆卸管道和系统部件时，连接高速流量气体立即扩张，会直接或间接造成人身伤害。在养护开始前，系统和管道必须泄压。

功能和系统结构

3.功能和系统结构

采用气体分离工艺将空气中的氮气和氧气分离的方式制氮。

3.1采用CMS分离空气

用一种特殊处理过的活性碳即碳分子筛（CMS）分离空气。

图3－1 分离空气所用碳分子筛

CMS的孔直径在氮气和氧气分子直径范围内。由于氧分子比氮分子体积小，重量轻，因此先被吸附在碳分子筛表面。图3-1为碳分子筛分离空气过程。

3.2变压吸附（PSA）

空气压力越高，CMS表面所吸附的气体分子越多，如图3-2所示，压缩气体进入一吸附塔，从下到上流经塔体。

图3－2 变压吸附工艺过程（PSA）

功能和系统结构

吸附塔内充满了CMS，气体通过时，氧分子和氮分子在CMS表面吸附。由于分子直径不同，氧分子吸附在CMS表面多于氮分子。根据流经吸附塔空气的速度，大多数氧分子被吸附，氮分子由吸附塔上端流出。

流量速度决定了气体在吸附塔中的吸附时间，即氧分子的吸附时间：

·流速高→氧吸附时间短→产品气中剩余氧含量高→氮气纯度低

·流速低→氧吸附时间长→产品气中剩余氧含量低→氮气纯度高

经过一段时间后，CMS被所吸附的氧分子饱和需进行再生，再生是通过降压实现的。由于CMS在低压时不能再吸附气体分子，大多数分子在降压时被排空。这一过程称为解吸。

为达到连续供气，在一个吸附塔处于再生状态时，另一个吸附塔为生产状态。

碳分子筛的性能通常是由产气量和回收率来描述的，这两个性能指标是与产生的氮气纯度、运行压力直接相关的。一般来讲，纯度不变时，产气量是随运行压力的提高而增加的，而回收率只随压力升高稍有增长，当压力一定时，回收率和产气量都随产生的氮气中的氧含量增加而增大。

3.3工艺步骤

制氮分为三部分：

1.压缩空气提纯

2.分离空气

3.氮气储存和供气

整个工艺流程图和控制系统原理图附在手册后，时序可观看电控箱上的流程铭牌。

3.4压缩空气的生成和提纯

由界外送来的压缩空气(0.75-0.85MPa),经过二级过滤，进一步除去粉尘及油水滴，达到PSA所需空气质量，空气进入吸附塔A、B，其中杂质含量如下：

·残油含量≤0.003mg/m3（at21℃）

·残余粉尘≤0.01μm

·残余水含量≤5.57g/m3（压力露点：2～10℃）

3.5分离空气

压缩后的空气通过PC阀AV101、AV102或AV103进入吸附塔A或B。

吸附塔A或B为两只装有碳分子筛的压力容器，是制氮机的主体部分，对氧氮的分离即在此处完成。碳分子筛的压紧采用自动压紧装置（容器详细结构见蓝图）。为保证吸附塔运行良好，需定期补充碳分子筛。

PSA工艺是由PC阀AV101- 108八个阀所控制的。表3-1详细叙述了该工艺。

生成的氮气通过PC阀AV106或AV107、A V108流出吸附塔A或B进入氮气缓冲罐。

在制氮机顶部安装有反吹气手动阀，适当调节此阀开度来给予再生塔一定量的再生气以帮助再生塔解吸，此阀在第一次开机调试好后以后使用过程中基本不用再调节，保持当初的开度即可。

功能和系统结构

3.6氮气贮存及供气

氮气缓冲罐

·缓冲由PSA过程后引起的压力波动

·保证吸附塔A和B在吸附开始时的压力最小值

手动流量控制阀（纯气出口阀、不合格放空阀）根据流量计F101测量的值手动调节氮气流量，然后氮气进入客户系统。流量计F101显示氮气缓冲罐输出的实际氮气流量。

本设备配置的流量计，起显示产品气流量的作用，单位为Nm3/h。一般地，流量计在标准状况下标定，具体换算参见流量计说明书附录。

如果流量计在出口压力下标定，可直接读出实际氮气流量。