系統(tǒng)組成
PSA制氮系統(tǒng)主要由空氣壓縮機(jī)、空氣凈化系統(tǒng)、儲(chǔ)氣罐、開關(guān)閥、吸附器和氧氣緩沖罐組成。
原料空氣經(jīng)空氣壓縮機(jī)壓縮后，經(jīng)除塵、除油、干燥后進(jìn)入儲(chǔ)氣罐，再經(jīng)左進(jìn)氣閥進(jìn)入左吸附塔。此時(shí)塔壓上升，壓縮空氣中的氮?dú)夥肿颖环惺肿雍Y吸附，未被吸附的氧氣通過吸附床，經(jīng)出口閥進(jìn)入氧氣緩沖罐。這個(gè)過程叫做吸附，持續(xù)幾十秒。吸附過程結(jié)束后，左吸附塔和右吸附塔通過均壓閥連接，使兩塔壓力平衡。這個(gè)過程稱為壓力均衡，持續(xù)時(shí)間約為3~5秒。壓力均衡后，壓縮空氣經(jīng)右進(jìn)氣閥進(jìn)入右吸附塔，重復(fù)上述吸附過程。與此同時(shí)， 被左吸附塔中的分子篩吸附的氧氣被減壓，通過左排空閥釋放到大氣中。這個(gè)過程稱為脫附，飽和的分子篩被吸附再生。類似地，當(dāng)左柱被吸附時(shí)，右柱也被解吸。右塔吸附完成后，也進(jìn)入均壓過程，然后切換到左塔吸附，這樣交替不斷產(chǎn)氧。
以上基本工藝步驟均由PLC和自動(dòng)開關(guān)閥自動(dòng)控制。
2-3工作原理
PSA制氮機(jī)是基于變壓吸附原理，以優(yōu)質(zhì)碳分子篩為吸附劑，在高壓下從空氣中制取氮?dú)狻艋稍锖蟮膲嚎s空氣在吸附器中進(jìn)行加壓吸附和減壓解吸。由于空氣的動(dòng)力作用，氧氣在碳分子篩微孔中的擴(kuò)散速度比氮?dú)饪斓枚啵鯕鈨?yōu)先被碳分子篩吸附，氮?dú)飧患跉庀嘀行纬沙善返獨(dú)?。然后減壓至常壓，吸附劑解吸吸附的氧氣等雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)再生。系統(tǒng)中一般布置A、B兩個(gè)吸附塔，一個(gè)塔吸附制氮，另一個(gè)塔解吸再生。控制裝置控制氣動(dòng)閥的開啟和關(guān)閉，使兩個(gè)塔交替循環(huán)， 從而達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)高質(zhì)量氮?dú)獾哪康摹?/p>
2-4控制流程
變壓吸附制氮系統(tǒng)的工藝流程圖如圖1所示。
圖1中的空氣壓縮機(jī)用于為原料氣提供足夠的氣量和相對(duì)恒定的輸入壓力(0.75 ~ 0.8 MPa)。
為了連續(xù)不斷地輸出恒定的氮?dú)?，在冷干燥器中通過除去水、油和固體顆粒來凈化氮?dú)?。領(lǐng)帶
兩個(gè)吸附塔A和B交替工作。來自氣源系統(tǒng)的純壓縮空氣通過電磁氣動(dòng)控制閥Y1、Y2從吸附塔A的下部進(jìn)入塔體。被吸附塔內(nèi)的碳分子篩床吸附，并逐漸向上推。該過程中空氣中的氧分子被吸附在碳分子篩的微孔中，而氮?dú)獗粷饪s在氣相中，從塔的上部流出，通過電磁氣動(dòng)控制閥Y6、Y8進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐，這就是a塔吸附制氮的過程，同時(shí)B吸附塔PLC在氮?dú)獍l(fā)生器中的應(yīng)用。
vi中吸附的氧分子通過電磁氣動(dòng)控制閥Y5排空，即B塔解吸至常壓。a塔和B塔交替連續(xù)供應(yīng)氮?dú)?。?dāng)A塔中碳分子篩對(duì)氧氣的吸附能力將達(dá)到平衡時(shí)，該塔將立即停止吸附。此時(shí)，Y1、Y4、Y5和Y8都處于閉合狀態(tài)，而Y2、Y3、Y6和Y7同時(shí)處于斷開狀態(tài)。對(duì)A、B兩個(gè)吸附塔進(jìn)行均壓，均壓后切換到B塔吸附，A塔解吸的狀態(tài)。此時(shí)，壓縮空氣通過電動(dòng)控制閥Y1、Y3進(jìn)入B吸附塔下部，被B塔內(nèi)的碳分子篩床吸附。分離出的氮?dú)馔ㄟ^Y7、Y8進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐，即B塔吸收制氮。這樣一來， A、B兩塔交替吸附和解吸，即氮?dú)獗贿B續(xù)輸送到氮?dú)鈨?chǔ)罐中。
上述Y1-Y8電控閥的動(dòng)作順序和切換時(shí)間均由PLC控制，使第二塔能連續(xù)供應(yīng)合格氮?dú)狻?/p>
正常運(yùn)行時(shí)，自動(dòng)循環(huán)過程如下:
按下程序啟動(dòng)按鈕→啟動(dòng)空氣干燥器→延時(shí)x秒→啟動(dòng)空轉(zhuǎn)掛鉤→延時(shí)x秒→進(jìn)入吸附A→延時(shí)x秒→均衡壓力A=B→延時(shí)x秒→延遲x秒吸附B→均衡壓力B=A→延時(shí)x秒→再次進(jìn)入吸附A，以此類推，按下停止按鈕。所有系統(tǒng)停止工作。