工作原理及結構
空分制氮設備是采用變壓吸附原理,利用碳分子篩從空氣中提取氮氣的裝置。
變壓吸附制氮機的吸附罐，在壓力高時(shí)，碳分子篩吸附空氣中的氧，而不易被吸附的氮氣成為產(chǎn)品;在壓力低時(shí)，氧從碳分子篩中脫附出來(lái)。利用壓力的變化，就能有效地從空氣中分離出所需要的氮氣。
變壓吸附制氮裝置的主要特點(diǎn): 1. 設備簡(jiǎn)單，體積小,制氮成本低。
2.操作方便,采用自動(dòng)程序控制,操作、維護費用低。
本設備制成二塔結構，采用常壓解吸流程?？辗种频O備的產(chǎn)氣量與純度成反比。產(chǎn)氣量大時(shí),氮體的純度降低;反之，減小氣量使氮氣的純度上升。用戶(hù)可根據需要選擇合適的氮氣產(chǎn)氣量和氮氣純度。
本設備的控制系統采用PLC程序控制器控制閥門(mén)動(dòng)作。制氮機制氮氣基本工藝流程示意圖見(jiàn)附圖1、附圖2
附圖2
空氣經(jīng)空壓機壓縮后，經(jīng)過(guò)干燥、除塵后，經(jīng)過(guò)左吸進(jìn)氣閥進(jìn)入左吸附罐，罐壓力升高，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，未被吸附的氮氣穿過(guò)吸附床，經(jīng)過(guò)左吸出氣閥、氮氣產(chǎn)氣閥進(jìn)入氮氣儲罐，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為左吸。持續時(shí)間為58秒。
左吸過(guò)程結束后，左吸附罐與右吸附罐通過(guò)上下均壓閥連通，使左右吸附罐壓力達到均衡，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為均壓，持續時(shí)間為2秒。
均壓結束后，壓縮空氣經(jīng)過(guò)右吸進(jìn)氣閥進(jìn)入右吸附罐，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，富集的氮氣經(jīng)過(guò)右吸出氣閥、氮氣產(chǎn)氣閥進(jìn)入氮氣儲罐，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為右吸。持續時(shí)間為58秒。
同時(shí)，左吸附罐中碳分子篩吸附的氧氣通過(guò)左排4氣閥降壓釋放回大氣當中，此過(guò)程稱(chēng)之為解吸。反之， 左吸附罐吸附時(shí)，右吸附罐同時(shí)也在解吸。為使分子篩中降壓釋放出的氧氣排放到大氣中，氮氣通過(guò)-一個(gè)常開(kāi)的反吹閥吹掃正在解吸的吸附罐，把罐內的氧氣吹出吸附罐。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為反吹。它與解吸是同時(shí)進(jìn)行的。右吸結束后，進(jìn)入均壓過(guò)程，再切換到左吸過(guò)程，一直循環(huán)進(jìn)行下去。
制氮機的工作流程是由可編程控制器控制三個(gè)先導電磁閥，再由電磁閥分別控制八個(gè)氣動(dòng)管道閥的開(kāi)、閉來(lái)完成的。三個(gè)先導電磁閥分別控制左吸、均壓、右排狀態(tài)。左吸、均壓、右排的時(shí)間流程已經(jīng)存儲在可編程控制器中。
當流程處于左吸狀態(tài)時(shí)，控制左吸的電磁閥通電，先導氣接通左吸進(jìn)氣閥、左吸產(chǎn)氣閥、右排氣閥，使得這三個(gè)閥門(mén)打開(kāi)，完成左吸過(guò)程，同時(shí)右吸附罐解吸。
當流程處于均壓狀態(tài)時(shí)，控制均壓的電磁閥通電，其它閥關(guān)閉;先導氣接通上均壓閥、下均壓閥， 使得這兩個(gè)閥門(mén)打開(kāi)，完成均壓過(guò)程。
當流程處于右吸狀態(tài)時(shí)，控制右吸的電磁閥通電，先導氣接通右吸進(jìn)氣閥、右吸產(chǎn)氣閥、左排氣閥， 使得這三個(gè)閥門(mén)打開(kāi)，完成右吸過(guò)程，同時(shí)左吸附罐解吸。
每段流程中，除應打開(kāi)的閥門(mén)外，其它閥門(mén)都應處于關(guān)閉狀態(tài)。
四、設備安裝與使用
1.空分制氮設備應置于水泥平面基礎上。
2.管線(xiàn)應嚴格按照流程連接,如附圖2
五、設備正常開(kāi)車(chē)步驟
1、打開(kāi)冷干機電源，預冷3-5分鐘;
2、空壓機開(kāi)啟，壓縮空氣經(jīng)冷干機和過(guò)濾器處理后進(jìn)入空氣儲罐(用戶(hù)可自配)，各壓力表指示逐漸上升;
3、當吸附罐的壓力達到0.6MPa時(shí)，打開(kāi)控制柜上的電源開(kāi)關(guān)，即可進(jìn)入正常的工作狀態(tài);
4、待氮氣儲氣罐壓力達到0.6MPa后，然后緩慢打開(kāi)放空閥，這時(shí)可觀(guān)察到流量計浮子上升，調整氮氣流量為用戶(hù)要求流量，通過(guò)氮分析儀顯示，純度達到用戶(hù)要求的純度后，關(guān)閉放空閥，打開(kāi)通往后級用氣設備的閥門(mén),產(chǎn)品氮氣即可使用。說(shuō)明:如果有外接儲氣罐，當儲氣罐壓力為0.6MPa時(shí):
額定流量與實(shí)際標態(tài)下的流量關(guān)系為:
(簡(jiǎn)化式)
QN-標態(tài)下額定流量
QS-流量計示值流量
PS-外接氮氣儲氣罐壓力
(表壓)
例: QN= 10 Nm3/h
PS = 0.6MPaX9.8
通過(guò)計算得出QS~4Nm3/h，此為制氮機在工作狀態(tài)下，儲氣罐壓力為0.6MPa時(shí)流量計的示值。
氮氣額定流量為20 Nm3/h,儲氣罐壓力為0.6MPa時(shí)，流量計指示應為8Nm3/h。
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