制氮机所产氮气发生装置简介

氮气发生装置简介和制氮机安全操作

一、概述

1、氮气发生装置简介：

氮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。但分子结构十分稳定，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。

工业用氮气的制取是以空气为原料，将其中的氧和氮气分离而获得，其方法主要有深冷空气法等。

本系列氮气发生装置是利用变压吸附原理、通过碳分子筛将空气中的氧气与氮气进行分离从而制取氮气，它具有工艺流程简单、占地小、投资省、操作简单，维护方便等优点，产品氮气纯度可按实际需要任意调节，装置适应性好。整套装置连续循环操作，可完全实现自动化。

2、工作条件与使用环境：

1）、对压缩空气源的要求：

a、压缩空气压力：0.6～0.8MPa

b、压缩空气露点：<2～6℃

c、压缩空气温度：常温

d、压缩空气含油量: <0.01PPM

2）、使用环境要求：

a、环境温度： 5～40℃

b、相对湿度：≤80%

c、大气压： 86～106kPa

d、电源： 220V±22V;50HZ±1HZ

二、主要性能参数、工作原理与结构特征：

3、主要性能参数：

1）、氮气产量： 0.5～5000Nm3/h

2）、氮气纯度： 95%～99.999%

3）、氮气压力： 0～0.5 MPa（可调）

4）、氮气露点： -40℃

5）、工作压力： 0.8MPa

6）、电耗： 100W

4、工作原理与流程：

1）、工作原理：主要是应用变压吸附原理进行氧、氮分离。碳分子筛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，较多的进入分子筛的固相，而直径较大的气体分子扩散速度较慢，较少的进入分子筛的固相，根据碳分子筛的微孔结构特点，当空气进入碳分子筛时，分子直径比氮（3A）稍小的氧（2.8 A）以较快的速度扩散进入碳分子筛孔道，并优先被选择吸附，在吸附初始的短时间内，氧迅速富集于碳分子筛颗粒内部，而氮则因未来得及被吸附，在气相中富集，将其收集于贮罐即制得所需氮。碳分子筛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A、B两个吸附塔轮流循环工作，流程由PLC可编程控制器进行自动控制。

2）、流程（见图00XT）:干燥、无油的压缩空气经调压阀（T11）进入空气贮罐(1)进行稳压，经球阀（Q11）、气动阀（V101、V102）进入吸附塔A(2)，A吸附塔内的碳分子筛吸附掉空气中的氧，未被吸附的氮大部分经气动阀（V106）、球阀（Q12）进入氮气贮罐（3），

小部分氮经回吹阀（Z11）进入B吸附塔，吹扫塔内的碳分子筛解吸出的氧气，再经气动阀（V105）、消音器（5）排空，约一分钟后，A塔吸附接近饱和时，各气动阀关闭，均压气动阀（V102、V103、V106、V107）打开，A塔中的气体进入B塔，约1～3秒后，两塔压力相当，此时，A塔排气气动阀（V104）打开，塔内气体经消音器排空，B塔进气、产气阀打开，压缩空气进入B塔，氧被碳分子筛吸附，产出的氮大部分进入氮气贮罐，小部分氮回吹清扫A塔，使A塔中的碳分子筛解吸吸附的氧气，约一分钟后，两塔均压，切换，重复上述步骤，如此循环不断产出氮，氮气贮罐中的产品氮气经调压阀（T12）、流量计（7）输送至工作面，或者进一步进行净化处理。

从空气贮罐中接出小部分空气经球阀（TQ11），气源二联件（TG11）调压过滤穿过电磁阀（4）进入气缸的A面缸体内。电磁阀接收PC机根据程序自动运行输出的信号，电磁头通电后，电磁阀内阀芯动作，切换A，B口与P口的接通状态，从而使气缸的B面缸充入气体，打开气动阀，电磁阀断电后，气动阀关闭，恢复原状。

使用与操作

1）开机顺序：

A 接通空气源

B 接通控制器电源，将手动/自动转换开关置于自动档，按下启动按钮，设备进入

自动运行状态。

C 打开球阀Q13，即可向使用面送气。

2）关机顺序

A 关闭球阀Q13（如使用面需要，可以少量送气）。

B 将手动/自动转换开关置于手动档，设备停止运行，断掉电源。

C 断掉空气源。

3）说明：

A 压力表P11指示不足0.4MPa时,仍然可以使用,但氮气纯度达不到设定指标,P11

压力越低,氮气纯度越差,禁止小于0.3MPa下使用设备。

B 针阀Z11经调试人员设定好回吹量，操作人员不得再动。

C 球阀Q12经调试人员设定好开关量后，操作人员一般不用再调，如果不小心破

坏原设定量，应调到全部打开则不影响设备正常运行，仅影响设备压力衰减和启动达到稳定状态的时间。

D 对低纯度氮气有禁止进入使用面要求的用户，可在设备启动后15分钟内不打开

球阀Q14，而小量打开球阀Q15排空，待氧分析仪显示的氮气纯度达到要求后，再关闭Q15，打开Q14向工作面送气。

E 在初次送气时，球阀Q14应全部关闭，打开球阀Q13后，再缓慢调整Q14至所

需流量，调整Q14的同时，应相应调整调压阀T12，使两者同时达到压力与流量要求，避免突然打开Q14，使气流冲击损坏流量计。

F取样气体流量通过调速管接头TS11调定，一般在脸感觉不到气体而嘴唇感觉到气体为宜，气体过大易损坏氧探头，调定可不再调，但需要经常检查。

G 氧分仪应根据说明书和当地海拔高度，调定标准值，调定后不必再调。

维护与保养

1）碳分子筛的维护

A 碳分子筛是制氮装置的核心，为防止污染而失效，必须严格按照对压缩空气的含

油量要求来维护空压机，一般配置最好选用无油空压机，或配置除油过滤器，同时空气贮罐中加入除油活性炭，滤除油份至0。01PPM以下，经常检查过滤器，定期更换滤苡和除油活性炭。

B 正常操作条件下，碳分子筛可使用五年甚至更长时间，一般连续使用五年后，产

氮量，产氮纯度未有明显下降时，仍可使用，如有明显下降时，应全部更换分子筛。

C 应定期检查吸附塔内的分子筛压紧装置，避免分子筛有任何移动。

D 正在运行过程中，如发现排气消声器，往外喷黑色粉尘时，说明分子筛已下降至

装料口以下，不能压紧，产生移动冲击而产生黑尘，应及时填充压紧。

E 分子筛的储存、运输及装卸均不会对人体有害，填充分子筛时可戴护目镜及用抽

气扇，填充后应以肥皂清洗皮肤接触处。

F、如订货时，订有备用分子筛，则分子筛应装于PE塑料桶内储存于干燥及封闭处，

尽量避免昼夜温差过大。储存妥当的分子筛能保存两年以上性能不变。存放时间过长的分子筛在填入吸附塔前，应先烘干活化（烘干温度100—120℃，时间2小时）。

（上述关于分子筛的要求，均以BF焦炭分子筛测试标准Rel:MC3814为依据）2）、气动阀的维护

A、气动阀上的气缸正常使用后，不供油气缸使用6个月后在气缸内滑动部分加涂

润滑脂。

B、气动阀门关不严时，应更换堵片上的橡胶密封垫。

C、气动活塞两端窜气，输出力不足时，是由于气缸润滑不良，拉伤缸体表面或密

封件损坏老化，应更换密封用O型圈。

D、缸筒拉伤是由于缸内有杂物或润滑不良，轻微拉痕用砂纸打磨继续使用，严重

拉伤更换缸筒。