制氮机说明书Word格式.docx
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吸0.6
1•'
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附一
0.4
量
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/j1■
N2
U.Z
iii
k
30.20.40.60.81
.0吸附压力(MPa)
图2-3:
吸附压力曲线
碳分子筛变压吸附制第
根据图2-3所示,利用吸附剂在不同压力下对气体吸附量不同的原理,对气体进行加压吸附,减压解吸脱附的循环操作,即变压吸附(PressureSwingAdsorption,简称PSA)。
PSA气体分离技术广泛应用于空气干燥、空气分离(提取氮气或氧气),其它气体提纯等领域。
碳分子筛变压吸附制氮是:
应用PSA气体分离技术,以碳分子筛为吸附剂,以压缩空气为原料,利用碳分子筛在一定时间内对N2、02的吸附速度差异,在密闭容器内进行加压吸02产N2,减压脱附02的循环操作过程。
变压吸附制氮的技术应用模型
图2-4所示,变压吸附制氮技术的最简单应用单元是由一只装满碳分子筛的吸附器、进气管路、出气管路和程控阀门组成。
如图2-4(左)所示,当压缩空气从进气端进入,流经吸附器内的吸附剂(碳分子筛)时,压缩空气中的02被吸附,而未被吸附的N2则被富
集起来,由出气端流出。
如图2-4(右)所示,在一段时间后,碳分子筛吸附饱和,则关闭进气阀和出气阀并打开排气阀,就可以对吸附剂进行解吸再生。
再生完全后则进入下一个吸附周期。
图2-4(左):
吸附应用单元图2-4(右):
吸附应用单元
吸附应用单元图2-4(右):
第三部分系统构成及功能
5.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(佳脉提供);
C、
PSA空分制氮装置(佳脉提供);
D、氮气储罐(佳脉提供)系统流程框图如下:
3.2.R空气压缩机作用
提供PSA空分制氮装置所需的原料:
提供PSA空分制氮装置所需的动力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装置的使用寿命,包括:
含油量W0.003mg/m3、露点W-20℃、含尘粒度W0.01unu
组成及流程
图3-2-1:
压缩空气冷干净化流程
一级过滤器冷冻干燥机一级过滤器三级过滤器活性碳除油器
图3-2-1:
图3-2-2:
压缩空气吸干净化流程
一级过滤器二级过滤器活性炭除油吸附干躁机三级过滤器
图3・2・2:
部件功能
一级过滤器:
去除管道中3口以上的固体颗粒:
压缩空气中的气液(油水)初步分离;
保护下游设备。
冷冻(吸附)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;
去除0.3u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W0.003mg/m3;
去除0.01u以上的固体颗粒。
活性碳除油器:
确保在过滤器失效时避免碳分子筛被油污染。
注择!
①请按规定及时更换过滤器的滤芯、维护冷冻(吸附)式干燥机!
请在发现过渡器失效或损坏时,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!
Note
一级过滤器冷冻干燥机二级过滤器三级过滤器活性碳除油器一级过滤器二级过滤器活性炭除油吸附干燥机三级过滤器
②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,活性碳除油器将发挥除油作用,避免吸附器内的碳分子筛被油污染。
注意!
③尽管活性碳除油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!
④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、过灌器和冷(吸)干机!
由于活性碳除油器的吸附容量有限,系统不允许活性碳除油器前级油含量超标!
3.2.3、PSA空分制氮装置组成
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、氧氮分离系统组成
吸附器、程控阀门、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、不等势均压(中上、下下均压)、上部排气解吸的GAMMA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,02、C02和H20被吸附,产品N2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内进行吸02产N2,同时对吸附器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02、C02、H20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N2将停留在吸附器内的02、C02、H20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。
均压:
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。
本系统选用由中部对上部、下部对下部的不等势均压专利工艺,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)
图3-3:
P\501系列PSA工艺流程图
PSA循环主要伴随着吸附器内压力的变化而进行,图3-4显示在一个变压吸附周期内的压力变化。
图3-4:
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空分制氮装置通常带有流量计、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
TD400C文本显示器
小型断路器
电磁阀
指示灯
开关按钮
图3-5:
PX501系列氮气缓冲罐工艺流程图
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。
图3-6:
气动阀与一只一位三通阀连接原理图
见表3-1气动阀工作程序表。
气动阀与一只一位五通阀连接原理图
功能2、文本显示(7.7节的介绍)
第四部分型号规格
4、型号规格说明
本制氮系统型号:
PX501-10A
P[N508^—14D
I—副型号
主型号
CMS吸附剂代号
工艺流程序号
氮气
PSA变压吸附
表3・1气动阀工作程序表(对照工艺流程图):
名称
步躲
A\B塔卸压
A塔吸附
B塔再生
A塔均压降B塔均压升
B塔吸附
A塔再生
A塔均压升3塔均压降
进气阀
KV01A
关
开
KV01B
工
大
产气阀
KV02A
美
厂
KV02B
排气阀
KV03A
升
KV03B
上部均压阀
KV04A
H
KV04B
下部均压阀
KV05A
KV05B
一
第五部分系统技术参数
5、系统技术参数
5.1、设计安装环境参数
设计环境压力:
lOOOmbar
设计温度:
40℃
环境温度最小值:
0.0C
环境温度最大值:
38.0℃
设计相对湿度:
80%
安装:
室内,防霜冻和恶劣天气
5.2、安装环境空气品质
为保证产品氮气品质达到合同要求,空气压缩机入口空气必须是无污染的正常空气,其各项技术指标如下:
H2W2PPm
COW3PPm
C02W350PPm
C2H2W0.5PPm
CH4W3PPm
C2H6W1.OPPm
C3H6W1.OPPm
C3H8W1.OPPm
C4H10W0.IPPm
CxHxW0.IPPm
CnHnSH<
0.05PPm
S02W0.IPPm
H2SW0.05PPm
HC1,C12《1.OPPm
NH3W1.OPPm
NO,Nox<
0.05PPm
固体微粒W2.5mg/m3
其它不纯物W0.IPPm
5.3、PSA空分制氮机的技术参数
5.3.1、氮气指标:
制氮机
型号规格
氮气纯度(%)
氮气流量(Nm3/h)
氮气露点(C)
氮气压力(Mpa)
PN508-14D
99.99
600
<
-40℃
■
注释!
本设备的氮气纯度和流量可在上述范围内调节;
氮气压力W压缩空气进口压力-0.15即a。
如采用玻璃转子流量计,则最高氮气压力不能超出0.6Mpae
5.3.2、压缩空气消耗指标
规格型号
压缩空气消耗指标
平均流量(Nm3/min)
空气压力(Mpa)
50
0.85
5.3・3、净化压缩空气品质要求(进入PSA空分制氮机前)
含油量:
0.003mg/m3
温度:
常温
露点:
W-40C
在PSA空分制氨机之前,应按本说明书3.2.2行的内容配置压缩空气净化组件,以确保达到5.3.3规定的净化压缩空气品质要求。
5.4、压缩空气净化组件的技术参数
处理量m3/min
出气露点C
出气温度C
出气含油量mg/m3
含尘粒度
Mm
AC-60
60
-40
0.003
0.01
压缩空气净化组件应根据5.3.2和5.3.3刊的规定选型,并有足够的处理量。
压缩空气净化组件的各部件的技术参数如下:
5.4.1、过滤器
含尘粒度mm
NF-60Z
68
0.3
NF-60X
NF-15Z
17
用户应按有关说明书的要求及时更换过滤器滤芯,压缩空气含油量超标会使碳分子筛“中毒”而失效,用户应确保提供的压缩空气的含油量符合本说明书第5.3.3条规定的要求。
碳分子筛是PSA空分制氮设备的核心,保证碳分子筛的寿命并充分发挥其性能是PSA空分制氮设备的关键!
5.5、空气压缩机的技术参数
出气量m3/min
出气压力MPa
出气温度℃
耗电
KW/h
实际需要
40
/
空气压缩机的供气压力和供气量过低会致使PSA空分制氮机的产氮量、纯度和压力降低,应确保空气压缩机的供气压力和供气量符合本说明书第5.2条规定的要求并有适当的富余量。
5.6、电源要求
220V/50HZ
第5.1、5.2>
5.3.3、5.4、5.5、5.6条指明的内容中的任一参数变化,均有可能引起氮气指标变化或影响系统设备的使用寿命,其控制责任在于用户。
第六部分安装与保存
6、设备的安装与保存
6.1、碳分子筛的装填和更换
碳分子筛的装填密度和均匀度对其寿命和设备的产氮效率产生重要的影响。
装填
由供方人员以专用的装填工具和技术要求装填,用户在检修设备后如有装填分子筛的需要,应通知供方人员进行。
更换
碳分子筛的更换也应在供方人员的指导下进行。
碳分子筛不被认为是一种危险的物品,除非其包含油或有毒物质。
更换下来的碳分子筛的处理应由地方上的废物管理部门执行。
碳分子筛的装填和更换必须在设备制造商的指导下进行,否则引起设备严重损坏的后果一律由用户自负。
6.5、设备安装
⑴、设备就位
用户根据设备平面布置图,将设备平稳安全地安放在室内或室外顶棚下的同一水平地面上,并将各组件按要求相互连接固定。
本设备与建筑墙体及其它设备之间的距离应大于1000mm,以作为维修空间。
安装现场应通风良好,无腐蚀性气体。
在固定端未被可靠固定
情况下,严禁在设备间接管。
地基务必要有足够的强度,且要求地基表面平整及水平,平而度应控制在3mm以内,应保证机组机座底面的每一处充分着地,避免局部支承。
严重的震动将缩短空压机、冷干机及增压机的寿命,也可能会引起渗漏及其它零件的损坏。
地基的平面度大于3mm以上时,将会引起制氮设备的工艺管路变形,从而致使程控阀门等重要部件的渗漏或损坏而影响产气指标。
设备的安装环境应符合5.1、5.2节规定的要求,并且通风良好。
环境空气中有酸碱性物质,将会损害系统部件并有可能导致碳分子筛分解而粉化。
⑵、设备配管(气管路)
A、在设备就位后应先完成系统各设备的内部配管。
B、根据平面布置图及设备安装现场的实际情况,选择合适的钢管连接压缩空气管路和氮气输送管路。
各设备的进出口均应配有切断阀,以便于维修和启动。
C、废气排空口:
可以用钢管从设备引出室外,并应确保管道的尺寸适当,长度每增加3.7米
应将钢管型号增大一号以降低回压。
应确保避免雨水和油污等进入废气排空管道。
废气排空口的终端应安装排气消音器,使噪音值满足环保要
求。
排气消音器应安装可见处,以便分析PSA空分制氮机是否正常排气以及碳分子筛是否有粉化现象(如粉化则有黑碳粉排出)。
D、废液排污口:
空压机、冷干机及过滤器的废液排污口应以相应型号的钢管接至管沟或室外适当处,以免污染使用现场。
废液应排至可见处,以便分析设备是否正常排污。
E、安全阀排空口:
应以相应型号的钢管接出室外安全处。
⑶、设备配管(水管路)
根据平面布置图为空压机、冷干机配置设备外部的水管路。
机组进出水管及总管其管径应考虑有充分的余量。
其长度每超过10m应放大一号管径。
每台设备进水口处,建议装——Y形过滤器.机组进、出水处,建议各装——压力表及温度表。
机组进、出水应有阀门控制。
机组进水压力不低于3bar,以3.5-4.5bar为好。
进水温度通常最高为30℃,进水温度过高,回水温度相对也较高,如水质不是很好,将引起结垢,缩短冷却器寿命。
按系统有关设备的要求,提供足够的冷却水。
⑷、电源连接
外部电缆:
A、每台机组必须装备电源断路器及短路保护(如空气开关或其它形式开关)。
短路保护器的瞬时整定值为电机铭牌电流七倍•,如瞬时整定值偏小,将引起开机时跳闸,电源无法正常开机。
B、电源最高电压按系统各有关设备的要求。
C、电源进线口应有护套,防止金属切口伤害电源线。
D、电缆线要保证在连接可靠。
电缆线接线要整齐规范。
电缆线不得外露于地而,要有防水、防油等措施。
如走地下管道内,或架空线槽内。
电缆线、断路器的型号规格按照有关要求提供。
电控柜内部电路:
E、根据给出的电气原理图进行线路连接,所有元件遵循电路连接规范及国家标准。
电器接线可能因运输过程而松动,请用螺丝刀旋紧。
应保证电控箱可靠接地。
⑸、检漏
所有设备在出厂之前都经过检漏测试,气体泄露的现象可能因运输过程而引起发生,安装后和试运行前应对系统加压并检查可能出现的泄露现象。
6.6、设备保存
无论在安装前后,如需保存一段时间,请遵从以下简单程序:
⑴、密封和包裹所有部件
⑵、包裹电控箱
⑶、包裹消音器
⑷、如吸附剂(包括碳分子筛、活性氧化铝、活性碳)、填料等因运输原因未被装入吸附塔内,应置于室内保存并严防受潮。
设备的所有部件均应在室内保存,严防日晒雨淋。
第七部分使用与操作
7.使用与操作
7.5、开机准备步骤:
⑴、检查空压机、吸干机是否可以正常启动(按照其说明书检查)。
⑵、应使系统所有的手动阀门处于正确的开/关位置,见表7-1《停机时手动阀门状态表》。
⑶、检查各配套部件是否处于正常状态。
(参照各配套部件说明书)。
⑷、检查电源是否在正常范围以内。
表7-1停机时手动阀状态表:
阀号
备注
回氮冲洗阀
出厂时已调好,一般不调节
压力表开关
其它手动阀
7.6、启动空压机
按照空压机的有关操作手册启动和运行空压机。
向空气缓冲罐充气,使空气缓冲罐压力达到0.8MPa.
注:
本系统空压机的排气压力应设定在0.85MPa.
7.7、启动吸干机和压缩空气净化组件
(1)、按照吸干机有关操作手册启动吸干机。
(2)、打开手动球阀使过滤器排污,然后关闭。
如过滤器配有自动排污阀,则相应的手动球阀应处于常开状态。
(3)、净化空气罐内充气,使净化空气罐压力达到0.75Mpa以上。
7.8、启动PSA设备
7.8.1、控制气源调节:
全开进气阀和气源球阀,调在气源二联件,为PSA装置提供控制气源,控制气源的压力(气源二联件上的压力表)设定0.5MPa(阀门要求气源压力为0.4~0.6MPa)。
7.8.2、PSA系统控制柜操作
⑴、为电控柜接入电源,开启电控柜的电源开关。
此时设备进入自动卸压状态。
⑵、当两只塔卸压完成后,开启运行开关,制氮机进入运行过程(见7.7TD400C使用介绍)。
⑶、校准氮气分析仪(一般由厂家已较好),设定氮气纯度的下限值(一般由厂家已设好,无需调节)。
7.4.3、PSA系统的设定和调整
(1)、运行设备后,为吸附塔T01ACT01B)提供压缩空气,并使吸附压力PI02A、PI02B大于0.70MPa。
⑵、吸附塔T01A、T01B工作3〜5个循环周期后,打开阀门输出氮气到氮气储罐,待氮气储罐的储气压力
PI301读数上升到0.65-0.7MPao
(3)、微开接通取样口,取样流量设为0.3〜0.5L/h,氮气分析仪进入自动检测状态。
(4)当纯度不合格时,通过自动排空阀排空。
纯度合格后,打开氮气储罐出气阀。
缓慢开启流量控制阀,使流量计读数达到设定值。
缓慢开启流量控制阀,先使流量计FC读数达到设定值的1/3,再缓慢调亿使流量计读数达到设定值。
开启速度过快会造成氮气纯度下降,需一段时间后才能恢复到正常状态。
(6)设备进入自动运行状态。
7.5、关闭PSA系统
⑴、依次关闭阀门流量控制阀、取样阀、制氮机进出气阀。
⑵、按停止按钮,“PC”机停止工作。
(见7.7TD400C使用介绍)。
⑶、依次关闭净化风储罐进出气阀、吸干机、工业风储罐进出气阀和空压机。
文本显示器
电源指示运行指示停止指示急停开关
--二7-2上
图7-1:
PSA系统控制柜前面板示意图
⑷、关闭电控柜的电源开关。
⑸、切断外部电源。
⑹、结束,等待下一次开机。
请以上述正常程序关闭PSA系统,不能以关闭电源开关来中断PSA系统正常工作。
关闭PSA系统时,请注意首先关闭氮气储罐的进、出口阀门,防止氮气泄露,这样有利于缩短下次启动时间!
7.6、突然断电及再启动处理步骤:
突然停电时,所有气动阀会自动关闭,操作人员应进行以下操作:
⑴、依次关闭氮气储罐出气阀、取样阀、制氮机进出气阀。
⑵、关闭制氮机电源开关。
⑶、等来电后开机。
重新来电时,操作人员进行正常开机操作步骤开机。
7.7、控制面板ID400c使用介绍
7.7.1、TD400c键盘使用说明
文本显示器TD400C安装在控制柜面板上,共有15个键,如下图:
图7—2TD400C外观图
进
功能
用途
FNTFR
选杼,消认
选抨屏器I:
的宾单/威碍认屏幕上的修
3
退出
从菜的退身或求酒选择”
1
移行比标(上吓;
移动光标
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心:
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向F演动艮示菜鹏以,瞬继购辑的值
向文员节左说自动光标
口
图
功能键
(F1到
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