3系统结构与功能
3. 系统构成及功能介绍
3. 1、PSA 空分制氮系统的组成
一个完整的PSA 空分制氮系统应包括: A 、空气压缩机(用户提供) ;
B 、压缩空气净化组件(四川一脉提供) ; C 、PSA 空分制氮装臵(四川一脉提供) ; D 、氮气贮存罐(四川一脉提供) 系统流程框图如下:
图3-1: 系统流程框图
3. 2、系统部件介绍 3. 2.1、空气压缩机 作用
提供PSA 空分制氮装臵所需的原料; 提供PSA 空分制氮装臵所需的动力。
3.2.2、压缩空气净化组件 功能指标
对原料压缩空气进行深度加工,保证PSA 装臵的使用寿命,包括:
● 除油:使碳分子筛避免因油污染而“中毒”失效; ● 除水:降低碳分子筛的吸附“负荷” ; ● 除尘:延长系统部件(如程控阀等)的寿命。
● 指标:含油量≤0.01mg/m3、露点≤-20℃、含尘粒度≤0.01μ。
一级过滤器 冷冻干燥机 二级过滤器 三级过滤器 活性碳过滤器
图3-3:压缩空气净化流程 部件功能
一级过滤器:去除管道中3μ以上的固体颗粒;
压缩空气中的气液(油水) 初步分离;
保护下游设备。
冷冻干燥机:使压缩空气中的水汽、油汽凝结并分离出来。
二级过滤器:分离压缩空气中的液滴及油雾, 使含油量≤0.03mg/m3; 去除1μ以上的固体颗粒。
三级过滤器:分离压缩空气中的油雾, 使含油量≤0.003mg/m3; 去除0.01μ以上的固体颗粒。
活性碳过滤器:确保在过滤器失效时避免碳分子筛被油污染。 注意!
请按规定及时更换过滤器的滤芯、维护冷冻式干燥机!
请在发现过滤器失效或损坏时,及时更换过滤器、滤芯,否则将会导致碳分子筛因“油中毒”而失效!
3.2.3、PSA 空分制氮装臵 组成
活性碳过滤器 氧氮分离系统 氮气缓冲罐 排气消音器 检测仪器仪表 3.2.3.1、活性碳过滤器
功能
确保在过滤器失效时避免碳分子筛被油污染。
注释!
①由于活性碳有强烈的吸油功能,当前级提供的压缩空气油含量过高时,活性碳过滤器将发挥除油作用,避免吸附器内的碳分子筛被油污染。在前级提供的压缩空气油含量正常时,活性碳过滤器的处于备用状态。
注意!
②尽管活性碳过滤器前级提供的压缩空气油含量一直处于正常状态, 但当累计运行时间达到一年时,也必须更换活性碳过滤器滤芯!
③前级油含量过高主要由空压机排油量高、过滤器滤芯失效等造成。用户应严格按规定维护空压机、过滤器和冷干机!
由于活性碳过滤器的吸附容量有限,系统不允许活性碳过滤器前级油含量超标!
3.2.3.2、氧氮分离系统 组成 吸附器
程控阀门 碳位床层指示组件 吹扫工艺管件及阀门
PSA 工艺流程
本系统采用由吸附器上端进气、下端出气、上部和中部排气解吸的SCEMY 专利工艺流程,具有空气消耗量低、分子筛寿命长等优点。
PSA 工艺过程描述 吸附
装有专用碳分子筛的吸附器共有A 、B 二只。当洁净的压缩空气进入吸附器A 的入口端经碳分子筛向出口端流动时,O 2、CO 2和H 2O 被吸附, 品N 由吸附器出口流出。
解吸
经一段时间后,吸附器A 内的碳分子筛吸附饱和,切换压缩空气流入吸附器B A 内的碳分子筛进行解吸再生。碳分子筛的解吸是通过排空阀将吸附器对大气排空,使其内的气体压力迅速下降至常压,从而脱除已吸附的O 2、CO 2、H 2O 来实现。 吹扫
为使碳分子筛彻底再生,以吸附器出口端或氮气储罐内的产品N 将停留在吸附器内的O 2、CO 2、H 2O 吹扫至外部。 均压
在两吸附器切换之前,有一个短暂的均压过程,用以提高氮气回收率和迅速提高吸附压力的目的。所谓均压,就是将两塔连通,使一只吸附器(待解吸)的气体流向另一只吸附器(待吸附),最终达到两吸附器内的气体压力基本均衡。
本系统选用由上部对上部的均压专利工艺,使氮气回收率得以进一步提高,从而降低了整机能耗。 循环
两吸附器交替进行吸附、均压和再生,完成氧氮分离,连续输出产品氮气。(详见3.2.3.5、控制系统 :功能1、 PSA自动循环过程)
PSA 5-5显示在一个变压吸附周期内的压力变化。
图 3-6: PSA压力波动曲线
3.2.3.3、氮气缓冲罐
从吸附塔(吸附器)分离出来的氮气首先流入氮气缓冲罐,以均衡压力和纯度(氧含量)波动,保证系统连续稳定地供给氮气。氮气缓冲罐还能满足迅速提高吸附塔内压力的需要。
3.2.3.4、氮气检测仪器
PSA 空分制氮装臵通常带有流量计、氧分析仪、压力表等,对产品氮气指标进行检测和监控。
3.2.3.5、控制系统 组成
PLC 可编程序控制器及扩展模块 TD400文本显示器
小型断路器 电磁阀 指示灯 开关按钮
功能1、 PSA 自动循环过程
由PLC 可编程序控制器按照设定的时序控制电磁阀的开闭,从而接通或切断气动阀的控制气路来控制气动阀的开闭,实现PSA 自动循环。 见表3-1 气动阀工作程序表。
图3-5: 气动阀与二只二位三通阀连接原理图
功能2、文本显示(7.7节的介绍)
图3-5: 气动阀与一只二位五通阀连接原理图
表3-1 气动阀工作程序表(对照工艺流程图):