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佳業(yè)凈化:關(guān)于變壓吸附制氧系統(tǒng)制取氧氣方案說明

更新時間:2021-04-02      點(diǎn)擊次數(shù):1522
  一、參數(shù)
 
  流    量:10Nm3/h
 
  純    度:90-93﹪
 
  氧 含 量:≤0.1%
 
  露    點(diǎn):≤-40℃
 
  氮?dú)鈮毫Γ?.5MPa(0.1-0.5可調(diào))
 
  二、工藝流程簡圖
 
工藝流程簡圖
       三、制氮系統(tǒng)設(shè)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(tǒng)、壓縮空氣凈化系統(tǒng)、變壓吸附制氮裝置等組成。
 
  1、壓縮空氣系統(tǒng)
 
  壓縮空氣系統(tǒng)由空壓機(jī)提供變壓吸附制氮裝置所需的壓縮空氣。工藝要求該系統(tǒng)提供穩(wěn)定的輸出壓力和足夠的氣量。我們?yōu)橘F公司配置了國際品牌的空壓機(jī),轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)耐磨、低噪音、可靠維護(hù)簡單。
 
  2、壓縮空氣凈化系統(tǒng)
 
  經(jīng)過壓縮的空氣首先進(jìn)入9級過濾器,然后進(jìn)入冷凍式干燥機(jī)。讓壓縮空氣強(qiáng)制降溫,使空氣中水蒸汽冷凝結(jié)成液態(tài)水夾帶塵、油排出機(jī)外。冷干機(jī)放置于壓縮機(jī)房。工藝流程采用冷凍干燥機(jī)除油水。
 
  基于四點(diǎn)原因:
 
  一是后級7級送氣管路過濾器進(jìn)氣口最大液體負(fù)載:2000ppm w/w(露點(diǎn)﹤-12℃),不采用冷凍干燥機(jī),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(tǒng),管路系統(tǒng)需傾斜并制作排液;
 
  三是管路系統(tǒng)析出水份后易腐蝕生銹;
 
  四是以后如需提高氮?dú)饧兌龋諝鈨艋?的。
 
  冷干機(jī)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(tài)與液態(tài)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(tài)與液態(tài)顆粒,99.999+%油霧;殘留油份含量0.001 ppm w/w。壓縮空氣品質(zhì)達(dá)到 ISO8573.1質(zhì)量等級1級。這樣潔凈干燥的壓縮空氣便可進(jìn)入空氣緩沖罐、活性炭過濾器然后再進(jìn)入后級制氮部分經(jīng)變壓吸附裝置產(chǎn)生純度≥99.9%的氮?dú)狻?br /> 
  說明:佳業(yè)凈化公司強(qiáng)調(diào),在壓縮空氣凈化系統(tǒng)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(dāng)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(zhì),起到保護(hù)變壓吸附制氮機(jī)碳分子篩的作用;
 
  2、配置空氣緩沖罐的目的:是因?yàn)樽儔何街频獧C(jī)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(jī)的額定處理氣量,造成壓縮空氣的品質(zhì)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(zhì),從而確保變壓吸附制氮機(jī)的制氣效果和使用壽命。
 
  3、 變壓吸附制氮系統(tǒng)
 
  變壓吸附(Pressure  Swing  Adsorption,簡稱PSA)是一種先進(jìn)的氣體分離技術(shù),它在當(dāng)今世界的現(xiàn)場供氣方面具有不可替代的地位。
 
  3.1  PSA技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):
 
  a.產(chǎn)品純度可以隨流量的變化進(jìn)行調(diào)節(jié);
 
  b.在低壓和常壓下工作,安全節(jié)能;
 
  c.設(shè)備簡單,維護(hù)簡便;
 
  d.微機(jī)控制,全自動無人操作;
 
  3.2  關(guān)于吸附劑
 
  吸附劑是PSA制氮設(shè)備的核心部分。一般地,PSA制氮設(shè)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?dú)獠荒鼙晃健?br /> 
  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(kuò)散速率不同,直徑較小的氣體分子(O2)擴(kuò)散速率較快,較多的進(jìn)入碳分子篩微孔,直徑較大的氣體分子(N2)擴(kuò)散速率較慢,進(jìn)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(dǎo)致短時間內(nèi)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?dú)狻?br /> 
  PSA制氮流程原理
 
    (1)、進(jìn)氣:空壓機(jī)把一定壓力的空氣壓進(jìn)輸送管道,再通過壓縮空氣凈化系統(tǒng)去除其中的水分和油分灰塵等雜質(zhì),到達(dá)空氣緩沖罐,然后經(jīng)空氣緩沖罐輸送到兩只吸附塔中。
 
  (2)、吸附:當(dāng)空氣進(jìn)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(nèi)出氣口附近形成富集氮?dú)狻?br /> 
  (3)、出氣:當(dāng)吸附過程進(jìn)行到理想時刻時(氮?dú)鈱ρ鯕獾奈奖茸钚?,打開出氣閥門,輸出成品氮?dú)獾降獨(dú)饩彌_罐。
 
  (4)、均壓:排氣過程完成后,塔內(nèi)尚有一定壓力一定純度的氮?dú)饣旌蠚猓绻诺舴浅?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(jìn)行再吸附,這個過程因?yàn)榈絻伤毫ο嗟葧r便結(jié)束,于是稱為均壓。
 
  (5)、排氣:均壓完成后,需要將塔內(nèi)被分子篩吸附的氣體釋放出去為下一次吸附作準(zhǔn)備,程序自動打開排氣閥,使塔內(nèi)壓力回到初始狀態(tài),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*的產(chǎn)生純度99.9%的氮?dú)夤?yīng)需求.
 
  以下是碳分子篩對氧和氮在不同壓力下某一時間內(nèi)吸附量的變化差異曲線:
 
變化差異曲線
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