PSA全稱:Pressure Swing Adsorption,中文意思為:變壓吸附.PSA是一種新的氣體分離技術(shù),自60年代末70年代初在國(guó)外已經(jīng)得到迅速的發(fā)展,其原理是利用分子篩對(duì)不同氣體分子"吸附"性能的差異而將氣體混合物分開(kāi),它是以空氣為原料,利用一種高效能、高選擇的固體吸附劑對(duì)氮和氧的選擇性吸附的性能把空氣中的氮和氧分離出來(lái).

工程概述

在制氮、制氧領(lǐng)域內(nèi)使用較多的是碳分子篩和沸石分子篩.分子篩對(duì)氧和氮的分離作用主要是基于這兩種氣體在分子篩表面的擴(kuò)散速率不同,碳分子篩是一種兼具活性炭和分子篩某些特性的碳基吸附劑.碳分子篩具有很小微孔組成,孔徑分布在 ~ 1nm之間.較小直徑的氣體(氧氣)擴(kuò)散較快,較多進(jìn)入分子篩固相,這樣氣相中就可以得到氮的富集成分.一段時(shí)間后,分子篩對(duì)氧的吸附達(dá)到平衡,根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對(duì)吸附氣體的吸附量不同的特性,降低壓力使碳分子篩解除對(duì)氧的吸附,這一過(guò)程稱為再生.變壓吸附法通常使用兩塔并聯(lián),交替進(jìn)行加壓吸附和解壓再生,從而獲得連續(xù)的氮?dú)饬?

作用范圍

以空氣為原料,以碳分子篩作為吸附劑,運(yùn)用變壓吸附原理,利用碳分子篩對(duì)氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法,通稱PSA制氮.此法是七十年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新的制氮技術(shù).與傳統(tǒng)制氮法相比,它具有工藝流程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)氣快(15～30分鐘)、能耗低,產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)節(jié),操作維護(hù)方便、運(yùn)行成本較低、裝置適應(yīng)性較強(qiáng)等特點(diǎn),故在1000Nm3/h以下制氮設(shè)備中頗具競(jìng)爭(zhēng)力,越來(lái)越得到中、小型氮?dú)庥脩舻臍g迎,PSA制氮已成為中、小型氮?dú)庥脩舻氖走x方法.

比較

隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,氮?dú)庠诨ぁ㈦娮?、冶金、食品、機(jī)械等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用,我國(guó)對(duì)氮?dú)獾男枨罅棵磕暌源笥?/span>8%的速度增加. 氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑,在尋常的狀態(tài)下表現(xiàn)為很大的惰性,不易與-物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng).因此,氮?dú)庠谝苯鸸I(yè)、電子工業(yè)、化工工業(yè)中廣泛的用來(lái)作為保護(hù)氣和密封氣,一般保護(hù)氣的純度要求為%,有的要求%以上的高純氮.液氮是一個(gè)較方便的冷源,在食品工業(yè)、醫(yī)療事業(yè)以及畜牧業(yè)的-貯藏等方面得到越來(lái)越普遍的應(yīng)用.在化肥工業(yè)生產(chǎn)合成氨時(shí),合成氨的原料氣—?dú)?、氮混合氣若用純液氮洗滌精?可使惰**氣體的含量極微小,一氧化硫和氧的含量不超過(guò)20ppm.

純凈的氮?dú)鉄o(wú)法從自然界直接汲取,主要采用空氣分離法.空氣分離法中包括:深冷法、變壓吸附法(PSA)、膜分離法.

二、PSA制氮機(jī)的工藝流程和設(shè)備簡(jiǎn)介

1、工藝流程簡(jiǎn)介

空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器清除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)后進(jìn)入空氣壓縮機(jī),壓縮至所需壓力,經(jīng)嚴(yán)格的除油、除水、除塵凈化處理,輸出潔凈的壓縮空氣,目的是確保吸附塔內(nèi)分子篩的使用壽命.裝有碳分子篩的吸附塔共有二個(gè),一個(gè)塔工作時(shí),另一個(gè)塔則減壓脫附.潔凈空氣進(jìn)入工作吸附塔,經(jīng)過(guò)分子篩時(shí)氧、二氧化碳和水被其吸附,流至出口端的氣體便是氮?dú)饧拔⒘康臍搴脱?另一塔(脫附塔)使已吸附的氧氣、二氧化碳和水從分子篩微孔中脫離排至大氣中.這樣兩塔輪流進(jìn)行,完成氮氧分離,連續(xù)輸出氮?dú)?見(jiàn)圖-2.變壓(_bian4 ya1)吸附制取的氮?dú)饧兌葹?/span>95%-%,假如需要更高純度的氮?dú)庑柙黾拥獨(dú)鈨艋O(shè)備.變壓吸附制氮機(jī)輸出的95%-%氮?dú)膺M(jìn)入氮?dú)鈨艋O(shè)備,同時(shí)通過(guò)一流量計(jì)添加適量的氫氣,在凈化設(shè)備的除氧塔中氫和氮?dú)庵械奈⒘垦踹M(jìn)行催化反應(yīng),以除去氧然后經(jīng)水冷凝器冷卻,汽水分離器除水,再通過(guò)干燥器深度干燥(兩個(gè)吸附干燥塔交替使用:一個(gè)吸附干燥除水,另一個(gè)加熱脫附排水),得到高純氮?dú)?此時(shí)的氮?dú)饧兌瓤蛇_(dá)%,見(jiàn)圖-3.海內(nèi)變壓吸附制氮較大的生產(chǎn)能力為3000m3n/h.

三、深冷制氮的工藝流程和設(shè)備簡(jiǎn)介

1、深冷制氮的典型工藝流程:

整個(gè)流程由空氣壓縮及凈化、空氣分離、液氮汽化組成.

⑴ 空氣壓縮及凈化

空氣經(jīng)空氣過(guò)濾器清除灰塵和機(jī)械雜質(zhì)后進(jìn)入空氣壓縮機(jī),壓縮至所需壓力,然后送入空氣冷卻器,降低空氣溫度.再進(jìn)入空氣干燥凈化器,除去空氣中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳?xì)浠衔?

⑵ 空氣分離:

凈化后的空氣進(jìn)入空分塔中的主換熱器,被返流氣體(產(chǎn)品氮?dú)?、廢氣)冷卻至飽和溫度,送入精餾塔底部,在塔頂部得到氮?dú)?液空經(jīng)節(jié)流后送入冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā),同時(shí)冷凝由精餾塔送來(lái)的部分氮?dú)?冷凝后的液氮一部分作為精餾塔的回流液,另一部分作為液氮產(chǎn)品出空分塔.

由冷凝蒸發(fā)器出來(lái)的廢氣經(jīng)主換熱器復(fù)熱到約130K進(jìn)膨脹機(jī)膨脹制冷為空分塔提供冷量,膨脹后的氣體一部分作為分子篩的再生和吹冷用,然后經(jīng)消音器排入大氣.

⑶ 液氮汽化

由空分塔出來(lái)的液氮進(jìn)液氮貯槽貯存,當(dāng)空分設(shè)備檢修時(shí),貯槽內(nèi)的液氮進(jìn)入汽化器被加熱后,送入產(chǎn)品氮?dú)夤艿?

深冷制氮可制取純度≧%的氮?dú)?

四、深冷制氮與變壓吸附制氮的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

1、流程比較

從以上的論述中我們可以發(fā)現(xiàn):變壓吸附制氮流程簡(jiǎn)樸,設(shè)備數(shù)量少,主要設(shè)備僅有空壓機(jī)、空氣干燥器、吸附制氮機(jī)和儲(chǔ)氣罐等.而深冷制氮流程復(fù)雜,設(shè)備數(shù)量多,主要設(shè)備有空壓機(jī)、空冷器、空氣凈化干燥器、換熱器、膨脹機(jī)和精流塔等.

制氮機(jī)

2、產(chǎn)品種類和純度比較

深冷制氮不僅可以生產(chǎn)氮?dú)舛铱梢陨a(chǎn)液氮,滿意需要液氮的工藝要求,并且可在液氮貯槽內(nèi)貯存,當(dāng)出現(xiàn)氮?dú)忾g斷負(fù)荷或空分設(shè)備小修時(shí),貯槽內(nèi)的液氮進(jìn)入汽化器被加熱后,送入產(chǎn)品氮?dú)夤艿罎M意工藝裝置對(duì)氮?dú)獾男枨?深冷制氮的運(yùn)轉(zhuǎn)周期(指兩次大加溫之間的間隔期)一般為1年以上,因此,深冷制氮一般不考慮備用.而變壓吸附制氮只能生產(chǎn)氮?dú)?無(wú)備用手段,單套設(shè)備不能保證連續(xù)長(zhǎng)周期運(yùn)行.

深冷制氮可制取純度≧%的氮?dú)?氮?dú)饧兌仁艿?/span>(de dan i _dan i chun du shou dao)氮?dú)庳?fù)荷、塔板數(shù)量、塔板效率和液空中氧純度等的-,調(diào)節(jié)范圍很小.因此,對(duì)于一套深冷制氮設(shè)備其產(chǎn)品純度基本是一定的,不便調(diào)節(jié).變壓吸附制氮制取的氮?dú)饧兌纫话阍?/span>95%-%范圍內(nèi),假如需要更高純度的氮?dú)庑柙黾拥獨(dú)鈨艋O(shè)備.氮?dú)饧兌戎皇墚a(chǎn)品氮?dú)庳?fù)荷的影響,在-條件不變情況下,氮?dú)馀懦隽吭酱?氮?dú)獾募兌染驮降?反之則越高.因此,對(duì)于一套變壓吸附制氮設(shè)備只要負(fù)荷答應(yīng)其產(chǎn)品純度可以在90-%之間任意調(diào)節(jié).

3、運(yùn)行控制比較

深冷法由于是在極低溫度下進(jìn)行的,設(shè)備在投入正常運(yùn)行之前,必須有一個(gè)預(yù)冷啟動(dòng)過(guò)程,啟動(dòng)時(shí)間即從膨脹機(jī)啟動(dòng)至氮?dú)饧兌冗_(dá)到要求的時(shí)間一般不小于12h;設(shè)備在進(jìn)入大修之前,必須有一段加溫解凍的時(shí)間,一般為24h.因此,深冷法制氮設(shè)備不宜常常起、停,宜長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行.變壓吸附法啟動(dòng)時(shí),只要按一下按鈕,啟動(dòng)30分鐘內(nèi)便可以獲得合格的氮?dú)猱a(chǎn)品,假如需要高純的氮?dú)?那么經(jīng)過(guò)氮?dú)鈨艋b置,大約再用30分鐘便可獲得%-%的高純氮?dú)?停機(jī)時(shí)也只需按一下按鈕便可.因此,變壓吸附制氮特殊適用于間斷運(yùn)行的情況.

現(xiàn)在深冷法制氮一般均采用先進(jìn)的DCS(或PLC)計(jì)算機(jī)控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)中控、機(jī)旁、就地一體化的控制,可有效的監(jiān)控整套設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程.變壓吸附制氮采用智能化全自動(dòng)控制,按鈕即可進(jìn)行氮?dú)馍a(chǎn),無(wú)需專人治理.

五、結(jié)論

對(duì)于石油化工裝置,所需氮?dú)饧兌却蠖酁?/span>%,從以上對(duì)深冷制氮和變壓吸附制氮的簡(jiǎn)介及比較中,我們可以得出以下結(jié)論:

a)當(dāng)?shù)獨(dú)膺B續(xù)負(fù)荷大于600 m3n/h,間斷負(fù)荷用量不太大,可以通過(guò)液氮汽化滿意要求時(shí),應(yīng)采用深冷制氮.

b)當(dāng)?shù)獨(dú)膺B續(xù)負(fù)荷大于600 m3n/h,間斷負(fù)荷用量大,液氮汽化已不能滿意其用量時(shí),可采用以深冷制氮為主,變壓吸附間斷供氣的方式.

c)當(dāng)?shù)獨(dú)膺B續(xù)負(fù)荷小于600 m3n/h,可采用變壓吸附制氮.

d)變壓吸附制氮特殊適用于氮?dú)庳?fù)荷小于3000 m3n/h,氮?dú)饧兌葹?/span>95%,并且是間斷運(yùn)行工況.

e)當(dāng)工藝裝置需要液氮時(shí),除非有外部供給液氮的可能,否則均應(yīng)采用深冷制氮.

用途

石油天然氣行業(yè)專用制氮機(jī)適用于-石油及天然氣開(kāi)采、沿海及深海石油及天然氣開(kāi)采中的氮?dú)獗Ｗo(hù)、輸送、覆蓋、置換、搶險(xiǎn)、維修、注氮采油等領(lǐng)域.具有安全性高、適應(yīng)強(qiáng)、連續(xù)性生產(chǎn)待特點(diǎn).

化工行業(yè)專用制氮機(jī)適用于石油化工、煤化工、鹽化工、天然氣化工、精細(xì)化工、新材料等及其衍伸化工產(chǎn)品加工行業(yè),氮?dú)庵饕糜诟采w、吹掃、置換、清洗、壓力輸送、化學(xué)反應(yīng)攪動(dòng)、化纖生產(chǎn)保護(hù)、充氮保護(hù)等領(lǐng)域.

冶金行業(yè)專用制氮肥機(jī)適用于熱處理、光亮退火、保護(hù)加熱、粉末冶金、銅材鋁材加工、磁性材料燒結(jié)、貴金屬加工、軸承生產(chǎn)等領(lǐng)域.具有純度高、連續(xù)生產(chǎn)、部分工藝要求氮?dú)夂欢康臍湟栽黾庸饬炼鹊忍攸c(diǎn).

煤礦行業(yè)專用專用制氮機(jī)適用于煤炭開(kāi)采中的防火滅火、瓦斯及煤氣稀釋等領(lǐng)域,具有地固定式、地面移動(dòng)式、井下移動(dòng)式三種規(guī)格,充分滿足不同工況下的氮?dú)庑枨?

橡膠輪胎行業(yè)專用制氮機(jī)適用于橡膠及輪胎生產(chǎn)硫化過(guò)程中的氮?dú)獗Ｗo(hù)、成型等領(lǐng)域.特別是在全鋼子午線輪胎生產(chǎn)中,用氮?dú)饬蚧鹿に囈阎鸩饺〈羝蚧に?具有氮?dú)饧兌雀摺⑦B續(xù)性生產(chǎn)、氮?dú)鈮毫^高等特點(diǎn).

食品行業(yè)專用制氮機(jī)適用于糧食綠色倉(cāng)儲(chǔ)、食品充氮包裝、蔬菜保鮮、酒類封(罐)裝和保存等.

防爆型制氮機(jī)適用于化工、石油天然氣等對(duì)設(shè)備有防爆要求的場(chǎng)所.

制藥行業(yè)專用制氮機(jī)主要用于藥品生產(chǎn)、儲(chǔ)存、封裝、包裝待領(lǐng)域.

電子行業(yè)專用制氮機(jī)適用于半導(dǎo)體生產(chǎn)封裝、電子元器件生產(chǎn)、LED、LCD液晶顯示器、鋰電池生產(chǎn)等領(lǐng)域.制氮機(jī)具有純度高、體積小、噪聲低、能耗低等特點(diǎn).

集裝箱式制氮機(jī)適用于石油、天然氣、化工及其它相關(guān)領(lǐng)域,即有適應(yīng)性強(qiáng)、可移動(dòng)作業(yè)等特點(diǎn).

車載移動(dòng)式制氮車適用于石油天然氣行業(yè)的開(kāi)采、管道吹掃、置換、應(yīng)急搶險(xiǎn)、易燃?xì)怏w、液體的稀釋等領(lǐng)域、分為低壓、中壓、高壓系列,具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、可移動(dòng)作業(yè)等特點(diǎn).

汽車輪胎沖氮氮?dú)鈾C(jī),主要用于汽車4S店、汽車維修廠的汽車輪胎沖氮,可延長(zhǎng)輪胎使用壽命,降低噪音和油耗.

PSA全稱變壓吸附氣體分離制氮制氧技術(shù)是蘇州杜爾氣體化工裝備公司的主要產(chǎn)品,我們的產(chǎn)品負(fù)責(zé)人是曾經(jīng)理,有需要的朋友請(qǐng)直接撥打我的電話18682420642,我們的地址是蘇州相城區(qū)玉航路398號(hào),期待與您的合作!