PSA制氮机  

使 用 说 明 书

HKSPN--

           成都汉克森科技有限公司   

 

目  录

                    

简介

主要技术参数

工作原理与工艺流程

运输与安装

使用与操作

安全使用及注意事项

日常维护与保养

常见故障与分析

附图及附表

工艺流程图

外形图

流量计修正值表

                                                            一、简  介

    该设备是根据PSA变压吸附原理，利用碳分子筛独特的性能，从空气中分离出廉价的氮气。

该设备具有流程简单、结构紧凑、占地面积小、操作简便、随开随用、制氮成本低、安全可靠、耗电少、氮气纯度可调，产气压力高等显着特点，是一种理想的利用空气为原料制取氮气的空分设备。随着科学的进步及经济的发展，氮气的用途日益广泛，它在冶金、热处理、石油化工、食品、保鲜、医药工业、电子等诸多行业是必不可少的重要的保护气源之一。

二、主要技术参数

设备规格型号：    HKSPN- -

1、 产气量：            Nm³/h

2、 氮气纯度：            %

3、 含氧量：           ≤0.5 %

4、 气体露点：         -40 ℃

5、 进出气口压差：    ≤0.1Mpa

6、 吸附罐解吸方式：  常压解吸

7、 出口压力：     Mpa

8、 进口压力：     Mpa

9、设备安装条件：

①环境：温度5-35℃   相对湿度＜75%

②电源：AC220V  50HZ                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

                功率：制氮机：   0.3  KW           

        ③耗气量：  Nm³/min

含油量≤3mg/m³，温度＜40℃，压力0.8 Mpa

 

三、工作原理与工艺流程

工作原理：碳分子筛是一种以煤或果壳为原料经特殊加工而成的黑色颗粒。其表面布满了无数的微孔。碳分子筛分离空气的原理，取决于空气中氧分子和氮分子在碳分子筛微孔中的不同扩散速度，或不同的吸附力或两种效应同时起作用。在吸附平衡条件下，碳分子筛对氧、氮分子吸附量接近。但在吸附动力学条件下，氧分子扩散到分子筛微孔隙中速度比氮分子扩散速度快得多。因此，通过适当的控制，在远离平衡条件的时间内，使氧分子吸附于碳分子筛的固相中，而氮分子则在气相中得到富集。同时，碳分子筛吸附氧分子的容量，因其分压升高而增大，因其分压下降而减少。这样，碳分子筛在加压时吸附氧分子使氮分子得到富集，减压时解吸出氧分子排到空气中，如此反复循环操作，达到分离空气的目的。简称PSA制氮。

工艺流程简介：（参看工艺流程图）

    本装置按工艺流程划分：可分为空气源净化处理部分;变压吸附制氮部分;缓冲罐部分等三部分。

    ж空气源净化处理部分：由冷冻干燥机（或冷却器）,高效除油器S,多级过滤器,空气缓冲罐等组成。由无油压缩机压缩的空气（含油量≤0.01mg/m³,压力≥0.65Mpa）经过滤器分离滤除杂质,然后进入冷冻干燥机（或冷却器）进行冷冻干燥除水。（冷冻干燥机设有自动排水器能自动排出大量的水份。）然后进入高效除油器除去微量油分。经以上处理后的压缩空气是洁净的无油干燥空气贮于空气缓冲罐中。

ж变压吸附制氮部分（又称组件），由吸附罐A、B及相关管路阀门组成。

干燥的空气进入A或B罐时，空气中氧气和二氧化碳被分子筛吸附，从吸附塔顶输出的是工业粗氮，经过滤器F₂源源不断贮存在氮气缓冲罐C₂中。A和B罐每隔1分种自动交换一次，一个工作，一个再生。再生时碳分子筛减压，解吸出氧的成分排放至大气中，形成循环操作（详见时序表）。整个工艺过程由一台电脑控制，8只气动阀完成。氮气分析仪在线检测出氮气中的氧含量。氮气经流量计和16^#阀输出。

*缓冲罐部分：

本设备设有空气缓冲缸C₁和氮气缓冲罐C₂。

C₁用于平衡系统空气压力，C₂为保证氮气有一个连续稳定输出而设置的。11^#为B组的回吹阀，出厂时已调好，请勿随意调整。

 

工作时序表

A、B罐一周期工作时序表
阀门号 工艺过程		3#	4#	5#	6#	7#	8#	9#	10#
A工作 B再生	60″
均压	2″
B工作 A再生	60″
均压	2″

安装在高效除油器S下的15^#阀门，为自动排水电磁阀可自动排水同时安有手动排污阀。1^#阀为控制气阀门。21^#为气源二大件，调整控制气用于启闭各气动阀。2^#阀为主气路阀，运行时置常开位置。20^#为检测气控制调节阀门。22^#减压阀为稳定输出压力。

四、运输与安装

1、 设备运输到现场，用户应依据装箱清单仔细检查核实，如有数量不符或明显损坏应及时向有关部门提出。

2、 用户应依据设备平面布置图，将设备平稳、安全地安放在同一水平位置。（注意：小型设备一般不做基础，大型设备备有基础图，予埋地脚螺栓孔等）并将各组件间接管路连接好。

3、 用户应依设备的要求，将公用工程做好，具体是：提供电源接入配电箱；空气源进口管路及氮气出口管路；冷却水进出管路。

4、 做好设备和保护接地装置。

五、使用与操作

  （一）开机前的准备：

1、 本装置安装后、开机前必须阅读和熟悉本说明书及随机的各种配套件使用说明书。做到心中有数方可开机。

2、 依照工艺流程图，确保整机各部位管路联接无误，并紧固所有螺丝。检查电源、水源、气源是否符合设备要求。（注：新安装的管路开机前必须先用压缩空气吹扫干净，否则会损坏设备上的配件）

3、将设备上所有手动阀均置关闭位置。（回吹阀11^#出厂已调试好，不必再动）。

（二）开机步骤：

1、打开空气冷却器进、出水阀门，接通冷却水。（注：如空压机后冷却器是风冷式，则不需要冷却水。）

2、闭合冷干机电源，启动冷干机。（如冷干机是水冷式，则打循环开冷却水）

3、 闭合空压机电源，启动空压机，并打开空压机排气阀使空气进入空气储罐。

4、 当空气储罐压力≥0.6Mpa时，开启1^#阀，调节21^#过滤减压阀，使压力控制在0.4～0.6 Mpa之间。（注：压力大小视气动阀门动作灵敏度而定）

5、 打开2^#阀，闭合制氮机电控箱内空气开关，扳动控制柜上的旋钮开关至开启状态，制氮机开始工作，这时设备上的每只气动阀按电脑输出的程序周期性动作（参看工作时序表）。约3分钟后微开24^#调节阀到某一位置。然后打开24^#氮气输出阀，约5分钟使氮气缓冲罐D压力慢慢升至吸附罐压力近似值。（注：24^#阀初开速度太快，会影响氮气纯度的上升速度。）

6、 氮气流量的检测。慢开22^#减压阀，调节输出压力，并稳定在某一输出压力上，一般控制在0.5 Mpa左右。慢开16^#17^#阀至打开状态，然后调节18^# 阀门似流量计显示在额定位置（具体参看流量计修正值表），这时制氮机已经开始正常工作，检测流量大约5到10分钟后，关闭16^#17^#阀，打开氮气储罐的19号阀门，这是制氮机开始源源不断的向氮气储罐输送氮气，待氮气储罐压力大于0.6MPA时，打开26号阀门！然后调节25号阀门至涡街流量计显示在额定位置，这时开机完成。

7、 检测：打开仪器电源，微开20^#阀，调节检测流量计，流量控制在200～400ml/min，约15分钟后（此过程是把不合格气体排空），测氮仪便可直接显示出成品气中的氮气纯度。（仪表第一次使用进行校准时必须让氧电极直接暴露在新鲜空气中，稳定5分钟左右无变化。氧电极便可接上取样气管，另一端接一根排气管，即可检测。）

注：具体校准方法见仪表使用说明书。

8、设备在试运行时间内，应用肥皂水检查各部件接口处密封，如出现漏气要及时处理。

（三）运行中观察：                                                                   

在设备投入正常运行中，操作人员应随时观察，控制以下五个环节，并做好记录：

1、压力稳定：吸附罐A、B工作压力应控制在0.65～0.8 Mpa之间的某一压力值上。压力过低将影响产气量。空压机的供气压力应相对稳定，以防止由于压力波动而引起氮气纯度的变化。（如空气源压力高，应尽量提高工作压力，这样可以增加成品气的产量或纯度，但最高不大于0.8 Mpa）

2、氮气流量稳定：制氮机的氮气产量由流量计控制，运行中应根据用户实际使用流量进行调节。为保证氮气纯度指标，氮气的大产量不得超过本设备额定值。流量计上指示值流量必须经过修正后才是标准流量。详看流量计修正表。

3、定时排水：设备连续运行时，应及时排除气水分离器、冷干机、各过滤器及贮气罐下的存水，每隔（1～2）小时排放一次，夏季或环境湿度大时应加强排污或将排污阀微开，小量向外排气，这样可以随时把空气中冷凝水排出，自动定时排水处要检查排污是否正常，15^#排污阀为2小时排放一次。

4、必须随时保证进入吸附罐的空气为洁净无油的干燥空气，空压机进气口空气必须保证是新鲜无污染空气。空压机的出气口不允许出现油污。

5、掌握两个吸附罐正常工作时压力变化规律，首先观察测氮仪的显示纯度，做好记录，一旦发现氮气纯度下降，应首先调小或关闭16^#调节阀，查明原因后方可正常供气。

（四）停机步骤

1、 断开空压机电源，停止进气。

2、 关闭氮气输出阀门，停止检测，断开制氮机电源，停止工作。

3、 断开冷干机电源，停止工作。

4、 关闭冷却水进出水阀门。

六、安全注意事项

1、 认真阅读使用说明书

开启本设备前，应详细阅读本使用说明书及所附带的主要部件说明书。如氮气分析仪器，PC控制器……并严格遵守其操作规程及注意事项。

2、 做好设备接地保护：设备运行前应由电工做好设备的接地保护，并验证有效后方可开机运行。

3、 防氮气泄漏

本设备的气体产品为氮气，含有微量氧或者根本不含氧。吸入这种气体或暴露在这种气体中，会使人缺氧或窒息。必须严格防止这种气体泄漏或排放到封闭空间或人员活动的场所。本机房保证通风良好。

4、防止超压工作

根据分子筛的吸附特性，吸附压力应控制在0.65～0.8 Mpa之间某一位置，且要工作压力稳定。本设备的容器设计压力为0.9Mpa，超过此压力将对容器构成危险，同时，使分子筛及元器件造成损坏，但如低于规定的压力，又影响氮气的产量和纯度。所以制氮机应在比较稳定的优秀压力范围内工作。

 压力表、安全阀应根据劳动局规定定期检验。

5、严格要求定时排水

压缩空气经过滤器、冷干机冷凝分离后便会有水滴分离出来积少成多，必须通过排污阀将水排掉。长期不排水，水份将通过这一系统的设备进入吸附塔内，逐渐使碳分子筛吸水饱和。在压力的不断冲击下开始粉化破碎，造成分子筛失效，所以本设备规定各手动排污阀每小时排水1次。（注：如设备内需要冷却水，当环境温度低于0℃，设备停机不用时，应把冷却器中的冷却水放掉，防止冷却器冷却管冻裂。）

6、防止碳分子筛油中毒

碳分子筛的表面布满的微孔，在一定压力下这些微孔可达到吸附氧而分离出氮气来，如果分子筛表面被油污染，微孔堵塞将不能在吸附了，其表现氮纯度、流量降低。进入压缩空气中的油源有两方面：

A．环境空气中有油烟。

B．压缩机润滑油带入。前者解决的方法是：压缩机的安装地点应选择无油烟、无毒、无可燃性气体成份的清洁的空气环境中，后者虽然选无油压缩机，实践证明，压缩机内的隔油能力随着运行时间的不断增长而减弱，空气中的含油量不断增加，长期运行而不处理会造成分子筛中毒失效。对压缩气体中的含油量，应做到每季化验一次，含油量应符合压缩机出厂时指标。另外，要求每个过滤器及高效除油器内的滤芯应定期更换。

七、日常维护与保养

       ★警示：在进行任何维护之前，必须要切断电源，并将系统泄压。

一般说，用户对制氮机的使用是长期、连续运行，所以对设备定期保养、维护是保障运行不可少的，本节章指导你去做以下几方面的维护工作：

   A、设备所附带的仪器、仪表、阀门、安全阀应保证定期检验、检修和保养。正常情况下，氮气分析仪一个月校检一次，气动阀、电磁阀三个月保养一次，做到动作灵活，无泄漏。

  B、高效除油器、过滤器内的滤芯要做到定期更换。

  C、制氮机在运行过程中，若排气口出现黑色粉沫，应打开上法兰盖加添碳分子筛并加满震实为止。连续使用一年应打开上法兰盖检查分子筛损耗情况，如有损耗需加填分子筛，分子筛应装满、装实，法兰盖压紧不可漏气。开启上法兰盖或检修时应在无压的状态下进行。

  D、氮气分析仪是该设备运行的眼睛，保证它的指示准确性是非常重要的，运行中的设备应注意以下几点：

      ①保证取样管路不漏气；

      ②保证探头膜片清洁，若发现测试数据不稳定，偏高等现象，可用酒精棉花轻轻擦探头膜片，注意千万不要划伤表面。

      ③用新鲜空气来标定仪表（标定值79%）。

④以上工作必须在详细阅读氮气分析仪说明书后进行。

检查、维护时与周期

序号	项目	运行周期
1	氮气分析仪标准校对	3个月
2	除油器、空气过滤器、氮气过滤器更换滤芯	进出压差≥0.1Mpa或工作满8000个小时
3	整机密封检查	1个月
4	气动阀密封检查	半年
5	电磁阀膜片、控制导管检查	1年
6	安全阀、压力表校检	按本厂及当地安全计量部门规定

 

八、常见故障与分析

1、 故障原因综述与分析

常见故障	检查点
工作压力低	1、2、3、5、13
氮气出口达不到额定流量	2、4、6、8、9、10、12、13
氮气纯度低	1、2、3、4、7、8、9、10、11、13、14、17、18
喷黑粉	14、15、16、18

       

检查点	故障原因分析
1	空气压缩机排气口压力低
2	空气压缩机排气量不足
3	电磁阀或气动阀关闭不严
4	氮气出口流量大于额定产气流量
5	减压阀失灵
6	流量计内不畅通
7	分子筛中毒
8	吸附塔出口至氮气出口及测试系统泄漏
9	回吹、测试流量过大
10	吸附塔工作压力太低
11	校对氮气分析仪：电极老化，仪表有故障
12	产气均压气动阀内漏
13	阀门误动作
	a. 控制系统断电或有故障
	b.控制压力低
	c.电控换向阀有故障
	d.气动阀门有故障
	e.电磁阀有故障
14	空压机环境潮湿
15	排污口排水不及时
16	碳分子筛有损耗未及时填加或压紧
17	压缩机周围空气有害气体
18	空气进口含油量过高

2、电磁阀故障及产生的原因

故障	产生原因
不动作	1、 线圈失灵：线圈断路或电源断电 2、 电磁铁卡死 3、 电磁铁橡胶密封塞过长 4、 进出口气导管错装、管路堵塞
漏气	1、 膜片裂纹 2、 膜片反装 3、 电磁铁卡死 4、 电磁铁橡胶密封塞漏气 5、 膜片下有异物

3、先导阀故障及产生的原因

故障	产生原因
不动作	1、 柱塞缺油 2、 异物卡死、锈死 3、 线圈断路或电源断电 4、 气压不足 5、 电磁铁卡死
漏气	1、 柱塞磨损，研伤或动作不到位 2、 缺油 3、 气动阀内漏