製氮機的係統構成及工作原理

 製氮機的係統構成及工作原理

係統構成
PSA 製氮係統主要由空氣壓縮機、空氣淨化係統，空氣儲(chu) 罐、切換閥、吸附器和氧氣緩衝(chong) 罐等組成。
原料空氣經空壓機壓縮後，經過除塵、除油、幹燥後，進入空氣儲(chu) 罐，再經過左進氣閥進入左吸附塔。此時塔壓力升高，壓縮空氣中的氮分子被沸石分子篩吸附，未被吸附的氧氣則穿過吸附床層，經過出氣閥進入氧氣緩衝(chong) 罐。這個(ge) 過程稱為(wei) 吸附，持續時間為(wei) 幾十秒。吸附過程結束後，左吸附塔與(yu) 右吸附塔通過均壓閥連通，使兩(liang) 塔壓力達到均衡，這個(ge) 過程稱之為(wei) 均壓，持續時間約為(wei) 3~5 秒。均壓結束後，壓縮空氣又經過右進氣閥，進入右吸附塔，重複上述吸附過程。同時左吸附塔中被分子篩吸附的氧氣通過左排空閥解壓釋放至大氣當中，此過程稱為(wei) 解吸，吸附飽和的分子篩從(cong) 而得到再生。同樣，左塔吸附時右塔同時也在解吸。 右塔吸附結束後， 同樣進入均壓過程， 然後再切換到左塔吸附， 如此循環交替，連續生產(chan) 氧氣。
上述基本工藝步驟都是由 PLC 和自動切換閥來實現自動控製。
2-3 工作原理
PSA 製氮機是根據變壓吸附原理， 采用高品質的碳分子篩作為(wei) 吸附劑， 在的壓力下， 從(cong) 空氣中製取氮氣。 經過純化幹燥的壓縮空氣， 在吸附器中進行加壓吸附、 減壓脫附。由於(yu) 空氣的動力學效應，氧在碳分子篩微孔中擴散速率遠大於(yu) 氮，氧被碳分子篩優(you) 先吸附，氮在氣相中被富集起來，形成成品氮氣。然後經減壓至常壓，吸附劑脫附所吸附的氧氣等雜質，實現再生。一般在係統中設置兩(liang) 個(ge) 吸附塔 A 和 B，一塔吸附產(chan) 氮，另一塔脫附再生，通過控製裝置控製氣動閥的啟閉，使兩(liang) 塔交替循環，以實現連續生產(chan) 高品質氮氣之目的。
2-4 控製過程
PSA製氮係統的工藝流程圖如圖 1 所示。
圖 1 中空氣壓縮機用來提供足夠的氣量和相對恒定的輸入壓力 （0.75 ～ 0.8MPa）的原料氣。
經冷幹機除水、除油、除固態粒子等淨化處理後，為(wei) 了能連續不斷的輸出恒定的氮氣。係
統設置 A、B兩(liang) 個(ge) 吸附塔進行交替工作， 由氣源係統來的純淨壓縮空氣， 經電磁氣動控製閥Y1、Y2由吸附塔 A下部進入塔體(ti) 。經吸附塔中碳分子篩床層吸附，並逐步向上推進。在此過程中， 空氣中的氧分子被吸附在碳分子篩微孔中， 而氮被濃縮在氣相中， 由塔上部流出，經電磁氣動控製閥 Y6、Y8進入氮氣儲(chu) 罐，此過程即為(wei) A塔吸附製氮。與(yu) 此同時， B吸附塔PLC在製氮機上的應用
vi中吸附的氧分子經由電磁氣動控製閥 Y5 排空，即 B 塔解吸至常壓。 A、B 兩(liang) 塔交替進行連續供氮。當 A塔中碳分子篩對氧的吸附量將達到平衡時，則該塔立即停止吸附，此時 Y1、Y4、Y5、Y8均處於(yu) 關(guan) 閉狀態，而 Y2、Y3、Y6、Y7同時處於(yu) 開啟狀態。實行 A、B兩(liang) 吸附塔均壓，均壓後即切換進入 B塔吸附、 A塔解吸狀態。此時壓縮空氣經電氣控製閥 Y1、Y3進入 B吸附塔下部，經 B塔中碳分子篩床層吸附。分離出來的氮氣經 Y7、Y8 進入氮氣儲(chu) 罐，即 B塔吸附製氮。 這樣 A、B兩(liang) 塔交替吸附、 解吸，即形成連續不斷的向氮氣儲(chu) 罐輸送氮氣。
以上 Y1—Y8 電氣控製閥的動作順序、 切換時間等全部由 PLC控製，使二塔連續不斷供應合格氮氣。
在正常工作時自動循環過程如下：
按程序啟動鍵→冷幹機啟動→延時 X 秒→空掛機啟動→延時 X秒→進入吸附 A→延時 X秒→均壓 A=B→延時 X秒→吸附 B延時 X秒→均壓 B=A→延時 X秒→再次進入吸附 A，如此自動循環，按停止鍵。係統全部停止工作。
在製氮機工作過程的各個(ge) 階段。閥 Y1—Y8的工作狀態如表 2 所示：
表 2 係統手動、自動操作時電磁閥工作狀態表
閥號 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8
吸附 A + + + + +
均壓 A=B + + + +
吸附 B + + + + +
均壓 B=A + + + +
注：① +表示該閥處於(yu) 開啟狀態；②在均壓 A=B，均壓 B=A時要比 Y?Y 滯後 X 秒開啟 ;③上延時 X 秒均應在 0-99 9 秒任意設置調
控製要求有手動和自動兩(liang) 種工作方式，並要求在手動方式時能進行 Y1—Y8 閥的檢查。在手動能獨立起動、停止空壓機和冷幹機；能顯示吸附 A、均壓 A=B 、吸附 B、均壓B=A 四個(ge) 階段 Y1—Y8 的開啟情況；各項操作均應有指示燈顯示。自動工作時，應該能按照自動工藝流程要求工作。並能在模擬工藝流程圖中顯示相應工作狀態。同時對自動運行過程中的各延時時間均要能任意調節，並能實時顯示和查詢當前延時設定值。