PFN变压吸附制氮机-说明书

PFN变压吸附制氮装置使用前请详细阅读使用说明书杭州普菲科空分设备有限公司HANGZHOUPERFECTAIRSEPARATIONEQUIPMENTCO.LTD普菲科空分PERFECTAIRSEPARATION杭州普菲科空分设备有限公司使用说明书第1页共17页目录第一章变压吸附（PFN）制氮原理及系统设备概述一、概述二、PFN制氮原理三、PFN制氮基本工艺流程四、PFN制氮系统设备第二章设备安装及工况条件一、设备布置要求二、工况条件三、设备安装第三章设备调试及开、停车一、设备调试前准备工作二、设备首次开车（设备调试）三、设备正常开车步骤四、设备正常停车步骤五、故障紧急停车步骤六、设备正常运行状态描述七、设备操作注意事项第四章设备检验一、检验标准二、设备出厂检验第五章设备维护一、设备日常维护二、设备周期性维护杭州普菲科空分设备有限公司使用说明书第2页共17页第一章制氮原理及系统设备概述一、概述“普菲科”牌（PFN）变压吸附（PSA）制氮机是一种逐步取代瓶装氮气和深冷空分制氮的新型高科技设备,它具有设备成本低，体积小、重量轻、操作简单、维护方便、运行费用小、现场制氮快捷、开关方便、无污染等优点,。本公司生产的“普菲科”牌PFN空分制氮设备广泛运用于石油化工、橡胶塑料、电子、制药、啤酒饮料、食品保鲜、机械加工、冶金、玻璃煤碳、航空航天、军事等行业和领域，设备运行稳定，安全可靠，深受广大用户的青睐。二、PFN制氮工作原理：变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备。碳分子筛是一种以煤为主要原料，经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型分布如下图所示：杭州普菲科空分设备有限公司使用说明书第3页共17页碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现O2、N2的动力学分离。这样的孔径分布可使不同的气体以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气体。碳分子筛对O2、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，O2分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率，N2分子的动力学直径较大，因而扩散速率较慢。压缩空气中的水和CO2的扩散同氧相差不大，而氩扩散较慢。最终从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。碳分子筛对O2、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来。由这两个吸附曲线可以看出，吸附压力的增加，可使O2、N2的吸附量同时增大，且O2的吸附量增加幅度要大一些。变压吸附周期短，O2、N2的吸附量远没有达到平衡（最大值），所以O2、N2扩散速率的差别使O2的吸附量在短时间内大大超过N2的吸附量。变压吸附制氮正是利用碳分子筛的选择吸附特性，采用加压吸附，减压解吸的循环周期，使压缩空气交替进入吸附塔（也可以单塔完成）来实现空气分离，从而连续产出高纯度的产品氮气。三、PFN制氮基本工艺流程：图1PFN制氮机基本工艺流程示意图杭州普菲科空分设备有限公司使用说明书第4页共17页图2放空系统示意图空气经空压机压缩后，经过除尘、除油、干燥后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左吸进气阀进入左吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未吸附的氮气穿过吸附床，经过左吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐，这个过程称之为左吸，持续时间为几十秒。左吸过程结束后，左吸附塔与右吸附塔通过中间均压阀连通，使两塔压力达到均衡，这个过程称之为均压，持续时间为2~3秒。均压结束后，压缩空气经过空气进气阀、右吸进气阀进入右吸附塔，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，富集的氮气经过右吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐，这个过程称之为右吸，持续时间为几十秒。同时左吸附塔中碳分子筛吸附的氧气通过左排气阀降压释放回大气当中，此过程称之为解吸。反之左塔吸附时右塔同时也在解吸。为使分子筛中降压释放出的氧气完全排放到大气中，氮气通过一个常开的反吹阀吹扫正在解吸的吸附塔，把塔内的氧气吹出吸附塔。这个过程称之为反吹，它与解吸是同时进行的。右吸结束后，进入均压过程，再切换到左吸过程，一直循环进行下去。制氮机的工作流程是由可编程控制器控制九个二位五通先导电磁阀，再由电磁阀分别控制九个气动管道阀的开、闭来完成的。三个二位五通先导电磁阀分别控制左吸、均压、右吸状态。左吸、均压、右吸的时间流程已经存储在可编程控制器中，在断电状态下，三个二位五通先导电磁阀的先导气都接通气动管道阀的关闭口。当流程处于左吸状态时，控制左吸的电磁阀通电，先导气接通左吸进气阀、左吸产气阀、右排气阀开启口，使得这三个阀门打开，完成左吸过程，同时右吸附塔解吸。当流程处于均压状态时，控制均压的电磁阀通电，其它阀关闭；先导气接通均压阀开启口，使得这两个阀门打开，完成均压过程。当流程处于右吸状态时，控制右吸的电磁阀通电，先杭州普菲科空分设备有限公司使用说明书第5页共17页导气接通右吸进气阀、右吸产气阀、左排气阀开启口，使得这三个阀门打开，完成右吸过程，同时左吸附塔解吸。每段流程中，除应该打开的阀门外，其它阀门都应处于关闭状态。四、PFN制氮系统设备制造普通纯度氮气（氮气纯度95%~99.9%或95%~99.99%），PFN制氮系统由下列设备组成：（根据不同用户要求，具体组成可能有所变化）空压机压缩空气预处理设备制氮主机氮气后期净化处理氮气储罐或用气点1、空气压缩机空压机的排气量根据制氮机的规格而定。一般为了不使空压机一直满负荷运转，有一定的卸载时间，有利于空压机长期有效使用，在选择空压机的排气量时，螺杆空压机的排气量一般要比制氮机要求的气量大10~15%，活塞空压机一般要比要求的排气量大20~25%。空压机的额定排气压力最好选择为0.8~1.0Mpa（最少要≥0.7Mpa），排气压力过高、过低均不好。对于地处海拔高度≥1000m的地方，选择空压机时要考虑大气压力，请咨询空压机供货商或咨询我公司。空压机排出的压缩空气中含油量必须≤10ppmw/w，最好使用无油空压机。PFN制氮系统中设备主要电力消耗就是空压机的功率消耗。(维护与保养参照参照制氮机净化系统)2、压缩空气预处理设备因为制氮主机中碳分子筛对压缩空气的品质要求很高，而压缩空气中气体温度高，又含有大量的水分和一定的粉尘、油雾，所以在压缩空气进入制氮主机前必须进行降温、除水、除油、除尘等处理，此部分设备主要就是为了此目的。对压缩空气的净化处理至关重要，这一点请用户千万不要忽视！因为压缩空气净杭州普菲科空分设备有限公司使用说明书第6页共17页化处理的好坏直接关系到碳分子筛的使用寿命，从而直接关系制氮机的长期有效使用。一旦碳分子筛油“中毒”或水“中毒”，制氮机将效率下降，指标无法达到正常。对压缩空气除水主要采用冷冻式干燥机或（和）吸附式干燥器。冷冻式干燥机是采用R-134a或R-22冷媒作为冷却剂，将压缩空气中气体降温，其内气态水和油冷却至液态，然后除去。具体操作参照冷干机使用说明。吸附式的无热再生干燥机是采用一种可再生的干燥剂作为吸附剂，利用压力变化、气体膨胀等原理，采用变压吸附分离水分的分离工艺，将压缩空气中的水分除去。如果要求氮气露点不是太低（≤—40℃常压），则用一级冷冻干燥机即可；如果要求氮气露点较低（≤—60℃常压），则需同时配置冷冻干燥机和吸附式干燥器。冷冻式干燥机有风冷和水冷两种方式，处理气量较小时（≤12~20m3/min），用风冷式即可。吸附式干燥器有无热再生和微热再生两种类型，都对气量有一定损耗对压缩空气除油、除尘主要采用不同类型、不同过滤精度的多级过滤器。过滤器是通过由很多微孔的纤维材料制成的滤芯或活性碳除去介质中的污染物（水、油、微粒、异味），所有过滤器都有除水、除油、除尘的作用，只不过不同类别的过滤器主要功能不同。主路过滤器主要起除尘和除液态水作用；初过滤器主要起一级除油作用；精过滤器主要是进一步除油，使介质含油量很少；活性碳除油过滤器主要是起深度除油和吸附碳氢化合物、除异味的作用。过滤器的配置主要根据空压机排出的压缩空气品质而定。配置太少，压缩空气得不到充分的净化处理，无法达到制氮机对压缩空气的品质要求，这是不允许的；配置太多，固然对压缩空气处理效果好，但会造成管路中气体压力损耗较多，同时也造成成本过高，没有必要。一般来说，对无油空压机，需配置一至两级过滤器，主要是除尘、除水；对含油空压机，则需配置三至四级过滤器。3、制氮主机PFN制氮主机对压缩空气的要求如下：压力≥0.75Mpa,残油含量≤0.008PPm,机械杂质≤0.01m常压露点≤—23℃杭州普菲科空分设备有限公司使用说明书第7页共17页制氮主机一般由罐体、管路阀门和电控柜三部分组成，具体地包括底盘、空气缓冲罐、氮气缓冲罐、吸附塔，碳分子筛、布气系统、压紧装置，气动管道阀、电磁阀、单向管道阀、过滤减压阀等阀门，PLC控制器、高效消音器、氮气分析仪、流量计、压力表等仪器仪表，连接管路等附件。4、氮气后期净化处理这部分设备是根据用户成品氮气的使用场合和工艺需要来配置，为选配设备。一般来说，制氮机产出的氮气还是比较洁净的，可满足大多数用户的用气标准。但对于食品、啤酒、饮料、制药、精密加工等行业，要求成品氮气无菌、无异味、无尘等，就要对氮气进行后期除菌、除尘、除异味处理。主要是在氮气输出管道中再配置除菌过滤器、除尘除异味过滤器，使成品氮气中不含细菌和尘埃等无机物和有机物。杭州普菲科空分设备有限公司使用说明书第8页共17页第二章设备安装及工况条件一、布置要求制氮系统中的所有设备一般来说均无须基础，室内平整干净地面即可。但对于较大规格的空压机、压缩空气干燥设备等，如设备有基础要求，则需做基础。同时为了设备维修、清洁方便起见，最好在空压机、干燥设备、制氮机、氮气纯化装置的地面做一个高于地面10cm的平整台面。制氮系统中的各设备布置顺序按照制氮工艺流程的前后顺序连接布置。在合同签定之前，用户应提供设备安装厂房尺寸图或场地图及空气进口、成品氮气出口位置，我公司在设备合同签定后一周内会根据用户的实际场地提供给用户整套制氮系统的设备布置连接示意图。一般来说，各设备沿厂房墙面布置。空压机、冷干机应放在上风口或通风良好的地方，如果空压机后没有空气储罐，则空压机与冷干机之间的距离应尽可能大一些，二者之间的管路长度尽可能长一些，以利于通过大气环境降低压缩空气温度。各设备之间间距应至少大于1m，各设备与墙的距离应至少大于0.8m，设备的操作面应面向人员方便操作的方位，以便于人员对设备的操作和维护、检修。设备之间的管路连接应根据所有设备就位后的实际情况而定，因此，这些管路连接由用户负责。所有管路最好采用硬连接方式（螺纹连接或焊接），应由专业人员施工，以免发生泄漏现象。二、工况条件环境温度：≤40℃相对湿度：≤65%原料空气：机械杂质：≤20mg/m3CO2含量：≤250ppmC2H2含量：≤0.5ppmCnHm含量：≤20ppm不含刺鼻气味及腐蚀性气体杭州普菲科空分设备有限公司使用说明书第9页共17页电源：380V、220V、50Hz冷却水：水温：≤25℃，pH值：7~8，总硬度：≤3.2mmol/L，悬浮物含量：≤100mg/L，进水压力：≥0.2Mpa焊割气：如果需要切割操作，须准备氧气瓶、乙炔瓶等工具设备：必要的常用工具，焊接、切割设备，套丝工具等三、安装设备安装由用户负责，我公司负责指导设备安装。所有设备就位后，设备之间的管路连接就根据实际情况现场配置。所有管路必须采用硬连接方式（螺纹连接或焊接），应由专业人员施工，以免发生泄漏现象。将系统用电源和冷却水引至设备现场，备好配电盘、冷却水供应设施。杭州普菲科空分设备有限公司使用说明书第10页共17页第三章设备调试及开、停车一、设备调试前准备1、将220V/50HZ的电源插板与制氮机上的电控柜上电源线插头相连；2、确认电控箱有电；3、确认制氮机上所有阀门处于原始关闭状态。4、打开电控柜上的电源开关，即发现：通电指示灯亮，按启动开关，运行指示灯即说明控制器正常