系統(tǒng)構(gòu)成
PSA 制氮系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、空氣凈化系統(tǒng),空氣儲(chǔ)罐、切換閥、吸附器和氧氣緩沖罐等組成。
原料空氣經(jīng)空壓機(jī)壓縮后,經(jīng)過(guò)除塵、除油、干燥后,進(jìn)入空氣儲(chǔ)罐,再經(jīng)過(guò)左進(jìn)氣閥進(jìn)入左吸附塔。此時(shí)塔壓力升高,壓縮空氣中的氮分子被沸石分子篩吸附,未被吸附的氧氣則穿過(guò)吸附床層,經(jīng)過(guò)出氣閥進(jìn)入氧氣緩沖罐。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為吸附,持續(xù)時(shí)間為幾十秒。吸附過(guò)程結(jié)束后,左吸附塔與右吸附塔通過(guò)均壓閥連通,使兩塔壓力達(dá)到均衡,這個(gè)過(guò)程稱(chēng)之為均壓,持續(xù)時(shí)間約為 3~5 秒。均壓結(jié)束后,壓縮空氣又經(jīng)過(guò)右進(jìn)氣閥,進(jìn)入右吸附塔,重復(fù)上述吸附過(guò)程。同時(shí)左吸附塔中被分子篩吸附的氧氣通過(guò)左排空閥解壓釋放至大氣當(dāng)中,此過(guò)程稱(chēng)為解吸,吸附飽和的分子篩從而得到再生。同樣,左塔吸附時(shí)右塔同時(shí)也在解吸。 右塔吸附結(jié)束后, 同樣進(jìn)入均壓過(guò)程, 然后再切換到左塔吸附, 如此循環(huán)交替,連續(xù)生產(chǎn)氧氣。
上述基本工藝步驟都是由 PLC 和自動(dòng)切換閥來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
2-3 工作原理
PSA 制氮機(jī)是根據(jù)變壓吸附原理, 采用高品質(zhì)的碳分子篩作為吸附劑, 在的壓力下, 從空氣中制取氮?dú)狻?經(jīng)過(guò)純化干燥的壓縮空氣, 在吸附器中進(jìn)行加壓吸附、 減壓脫附。由于空氣的動(dòng)力學(xué)效應(yīng),氧在碳分子篩微孔中擴(kuò)散速率遠(yuǎn)大于氮,氧被碳分子篩優(yōu)先吸附,氮在氣相中被富集起來(lái),形成成品氮?dú)狻H缓蠼?jīng)減壓至常壓,吸附劑脫附所吸附的氧氣等雜質(zhì),實(shí)現(xiàn)再生。一般在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)吸附塔 A 和 B,一塔吸附產(chǎn)氮,另一塔脫附再生,通過(guò)控制裝置控制氣動(dòng)閥的啟閉,使兩塔交替循環(huán),以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)氮?dú)庵康摹?/span>
2-4 控制過(guò)程
PSA制氮系統(tǒng)的工藝流程圖如圖 1 所示。
圖 1 中空氣壓縮機(jī)用來(lái)提供足夠的氣量和相對(duì)恒定的輸入壓力 (0.75 ~ 0.8MPa)的原料氣。
經(jīng)冷干機(jī)除水、除油、除固態(tài)粒子等凈化處理后,為了能連續(xù)不斷的輸出恒定的氮?dú)?。?/span>
統(tǒng)設(shè)置 A、B兩個(gè)吸附塔進(jìn)行交替工作, 由氣源系統(tǒng)來(lái)的純凈壓縮空氣, 經(jīng)電磁氣動(dòng)控制閥Y1、Y2由吸附塔 A下部進(jìn)入塔體。經(jīng)吸附塔中碳分子篩床層吸附,并逐步向上推進(jìn)。在此過(guò)程中, 空氣中的氧分子被吸附在碳分子篩微孔中, 而氮被濃縮在氣相中, 由塔上部流出,經(jīng)電磁氣動(dòng)控制閥 Y6、Y8進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐,此過(guò)程即為 A塔吸附制氮。與此同時(shí), B吸附塔PLC在制氮機(jī)上的應(yīng)用
vi中吸附的氧分子經(jīng)由電磁氣動(dòng)控制閥 Y5 排空,即 B 塔解吸至常壓。 A、B 兩塔交替進(jìn)行連續(xù)供氮。當(dāng) A塔中碳分子篩對(duì)氧的吸附量將達(dá)到平衡時(shí),則該塔立即停止吸附,此時(shí) Y1、Y4、Y5、Y8均處于關(guān)閉狀態(tài),而 Y2、Y3、Y6、Y7同時(shí)處于開(kāi)啟狀態(tài)。實(shí)行 A、B兩吸附塔均壓,均壓后即切換進(jìn)入 B塔吸附、 A塔解吸狀態(tài)。此時(shí)壓縮空氣經(jīng)電氣控制閥 Y1、Y3進(jìn)入 B吸附塔下部,經(jīng) B塔中碳分子篩床層吸附。分離出來(lái)的氮?dú)饨?jīng) Y7、Y8 進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐,即 B塔吸附制氮。 這樣 A、B兩塔交替吸附、 解吸,即形成連續(xù)不斷的向氮?dú)鈨?chǔ)罐輸送氮?dú)狻?/span>