[能源化工]PSA变压吸附制氮设备培训资料

1、psa变压吸附制氮设备培训资料一、瑞气简介:二、瑞气制氮设备的命名 产氮规格(nm3/h) 产品氮气纯度代码 制氮机类型：bgpn普通常规型pgpn食品专用型kyzd矿用地面移动式kygd矿用地面固定式举例说明：bgpn295-1000表示普通常规型制氮机，产品氮气纯度为99.5%，产氮规格为1000nm3/h。三、设备组成及工作原理1、设备组成变压吸附制氮设备由空气净化组件、空气缓冲组件、psa氧氮分离组件、氮气缓冲组件、电气控制系统五大部分组成。见图1 图12、工作原理变压吸附制氮设备，是采用碳分子筛作为吸附剂，利用变压吸附的原理来获取氮气的设备。在一定的压力下，利用空气中的氧、氮在碳分子

2、筛表面的吸附量的差异，即碳分子筛对氧的扩吸附远大于氮，通过可编程序控制气动阀的启闭，达到a、b两塔交替循环，加压吸附、减压脱附的过程，完成氧氮分离，从而得到所需纯度的氮气。 吸附：高压正流空气通过吸附器，其中水分、 二氧化碳和大部分碳氢化合物被分子筛吸收。 再生：低压反流污氮通过吸附器，吸附在分子 筛上的水分、二氧化碳和碳氢化合物被低压污氮 带走。均压：需要再生的吸附器和完成再生的吸附器 进行压力平衡，以减少切换损失。减压：吸附器通过放空消音器减压到接近大气 压力。升压：用psa后空气流的一部分，将再生后 的吸附器升高到吸附压力。一个吸附器从吸附结束到再次吸附的工作过程如下：吸附结束均压减压再

3、生冲洗均压升压再次吸附。详见图3、空气净化组件-ac空气净化组件又叫ac部分，碳分子筛是变压吸附设备的核心部份,油中毒是碳分子筛的主要失效形式之一,对水的吸附会降低碳分子筛对氧的能力,有油润滑的空压机排出的压缩空气通常含有油和水,所以,必须在压缩空气进入氧氮分离组件前除油除水。空气净化组件由管道过滤器、冷冻干燥机、精过滤器、超精过滤器、活性炭除油器、自动排污阀、球阀等组成。见图2空气净化组件：作用是除去压缩空气中的尘埃、水和油，为氧氮分离组件提供洁净的原料空气。 图23.1 过滤器一、 概述 过滤器是压缩空气等各种流体干燥和净化的必备元件。瑞气牌过滤器采用90年代国内外最新型滤芯，具有流通面积

4、大、压力损失小、过滤精度高等特点。极大的满足了各种气体过滤的要求。二、 型号规格及外形尺寸mv型管道过滤器ma型精过滤器mb型超精过滤器,粉尘过滤器 1、头座 2、滤体 3、o形圈 4、o 形圈 5、滤芯 6、铭牌 7、拉杆 8、螺母 9弹簧垫 10、平垫 11、密封垫片 12、堵头图33.1.1管道过滤器压缩空气进入管道过滤器，将压缩空气中的5m的固体微粒及大部分的液态水和油雾滤除，保障冷冻干燥机和后级过滤器的正常使用。管道过滤器为mv型（安装位置见图3），过滤精度5m，使用温度为0.5m的固体微粒及大部分的液态水和油雾滤除，保障超精过滤器和后级活性炭除油器的正常使用。 管道过滤器为ma型（

5、安装位置见图3），过滤精度0.5m，使用温度为0.01m的固体微粒及大部分的液态水和油雾滤除，保障超精过滤器和后级活性炭除油器的正常使用。 管道过滤器为mb型（安装位置见图3），过滤精度0.01m，使用温度为0.01m的粉尘滤除。设备正常使用下粉尘过滤器的寿命为18个月，压力损失0.015mpa.如发现压差时应及时更换。 维修保养方法参见3.1.1管道过滤器的维修保养。6.2 调压阀 作用：调节产品氮气出口压力。 设备出口流量计为金属流量计时，调压阀所调节的压力应为金属流量计的标定压力。为玻璃流量计时，出口压力与玻璃流量计显示的刻度进行换算，得到实际流量。6.2.1 调整与使用 在通气前松开锁

6、紧螺母，然后将调整手柄逆时针方向旋转，直至工作弹簧及处于自由状态时为止。接着开始通气，并调节手柄，顺时针调节，直至压力表读数达到所需的压力，调整完毕、拧紧螺母。 注：此项调整是流量为零时进行的，即在静止状态下进行调整，工作时则在有流量的状态下发生变化。6.2.2 维护保养与维修 维护保养： 1）清洗金属零件时用矿物油浩洗净，橡胶件用肥皂液洗后用水洗净并用低压空气吹干； 2）膜片、“o”型圈、橡胶件等极易划伤，装拆时要格外小心； 3）装配时滑动部分的表面要涂润滑脂； 4）装配时要保证阀杆与膜片同心，以免工作时间时阀杆卡住而影响工作性能； 维修： 1）平稳状态下，空气从溢出口溢出，此时检查进气口和

7、溢出口是否有损坏，有尘埃则需要取下清除，检查膜片是否有破裂，如破裂则取下更换； 2）调压时压力无法调高则检查工作弹簧是否断裂，如断裂则取下更换； 3）输出压力发生激烈波动和不均匀的变化，则需检查“o”型圈和杆芯的表面是否损坏及零件杆芯和底座的导向杆接触面是否良好，“o”型圈损坏需取下更换。6.3 流量计 作用：在线测量产品氮气流量。 操作：开流量时请将出口压力调整到工作压力，缓慢打开流量计出口阀门。最基本的，应通过调整阀门的开度改变流量，以防止浮子突然加速。上冲撞击限位器，这时可能损坏测量部件。6.3.1 金属流量计的维修：金属流量计一般是不需要维修。然而，如果测量管或浮子被介质污染时，就有必

8、要进行清洗。请按以下步骤进行维修： 1）卸压后，卸下流量计； 2）从流量计顶部将卡圈卸下，取出导向杆和浮子； 3）清洗导向器杆、陶瓷套、导向器的阻尼管及流量计内壁； 4）按照原结构安回； 5）将流量计安装到管道上。6.3.2 玻璃流量计的维修： 1）使用中的流量计，如发现有渗漏、应均匀地紧固压盖螺栓（或压紧帽），此时应避免过分紧固而夹碎锥管。若上述方式不行，一般是密封填料失效，应更换锥管密封填料； 2）更换密封填料，锥管或浮子时，先拆下罩壳，小心均匀地扳松压盖螺栓（或压紧帽），然后拆下支承板、上、下基座。在上述过程，切勿用力过大，同时在拆下时要托住锥管，以免碰损锥管及浮子； 3）如锥管和浮子沾

9、污，应及时清洁； 4）被测流体的状态（密度、温度、压力等），与流量计刻度状态不同时，必须对显示值进行修正；6.3.3 玻璃流量计的显示值修正：玻璃转子流量计用来测量气体时，制造厂在恒温（20）下用空气标定，并按标准状态（760mmhg，20）刻度出厂。对于非空气介质和在不同于上述标准状态下工作时，要进行校正。如果已知介质流量q1在工作压力p1，工作温度t1时，要选用合适规格的转子流量计，可按下式进行计算。 q0/q1=（1 /0）1/2（ p0 / p1）1/2（t1 / t0）1/2 =kkp k 式中：q0 仪表出厂按标准状态刻度的显示流量值，nm3/h p0 出厂校验校正为标准状态的绝压

10、=10332mmh2o； t0 出厂校验校正为标准状态的绝对温度=293.15k； 0 校验用介质空气在标准状态下重度=1.293kg/nm3 p1 被测介质绝压，表压p1mmh2o+10332； t1 被测介质绝对温度，工作温度t1（）+273.15k； q1 被测介质在标准状态下流量，nm3/h 1 被测介质在标准状态下重度，kg/ nm3 k 重度校正系数即被测介质的重度与空气重度之比； kp 压力矫正系数； k 温度校正系数。转子流量计生产厂通过实验室校验和现场考验，证明在一般情况下按理想气体进行换算是可以的。同时还证明测量液体流量换算成气体流量时，流量系数变化不大，可忽略不计。因此用

11、转子流量计测量液体、气体、及蒸汽是可以的，为便于换算，现将矫正系数分别列于表1、表2。表1 气体压力校正系数工作压力p1（mpa）0.10.20.30.40.50.60.7校 正 系 数kp0.71280.58340.518250.45310.41370.38310.3586表2 气体温度校正系数工作温度t1 0 10 20 30 40 50 kt0.96620.98331.0000 1.017 1.033 1.049举例说明上式的用法：转子流量计的读数 q0= 18nm3/h， p1=3kgf/cm2，t1=10，介质为氮气，求实际流量值。解：氮气的比重=1.2507（标准状态下） k=（1

12、 /0）1/2=（1.2507/1.293）1/2=0.984查表： kp=0.51825 kt=0.9833所以q1=q0/（kkpkt）=18/（0.9840.518250.9833）=35.9（nm3/h）在实际使用时，由于温度是在常温下变化，氮气密度与空气密度相近所以 kt1 kr=1 q1=q0/kp=q0/(p0/p1)1/2=q0(p1/p0)1/2p1 被测介质绝压等于表压十大气压压力p0 大气压力注：玻璃转子流量计流量计通径小于15mm的，正常使用压力为1.0 mpa；流量计通径为1550mm，正常使用压力为0.6 mpa；流量计通径50mm以上的，正常使用压力为0.4 mp

13、a。6.4 节流阀 作用：调节产品氮气流量，控制合格氮气输出和不合格氮气放空。6.5 不合格气体排空 本装置由两只气动阀控制气源串联，开关状态相反，一开一关，通过plc对氮气纯度设定报警值的信号的处理，判断氮气纯度合格与不合格，对电磁阀通电或断电来控制气动阀的关、闭，自动排空不合格的气体。7、电器控制系统 电气控制系统包括可编程序控制器cpu、气源三联件、电磁阀、指示灯、报警器、氮气分析仪等，主要集中安装在电控柜中。电气原理图请参见说明书 作用：设备启停操作、工作状态指示、故障声光报警指示、纯度显示和声光报警，按设备程序来控制气动阀工作。7.1 可编程序控制器cpu 作用：根据程序控制电磁阀工

14、作状态，信号采集处理。7.2 电磁阀 作用：根据程序要求控制气动阀门的开关。7.3 气源三联件 气源三联件由空气过滤器、减压阀、油雾器组成。 作用：为电磁阀、气动阀驱动气缸提供干净、润滑、适当压力的气体。 排水阀（过滤器）：排水有自动、压差与手动排水三种方式，当水位达到滤芯座下方水平之前必须排出。 压力调节（调压阀）：在调节压力前，先拉起旋钮，左旋为降低出口压力，右旋为调高出口压力，调节压力时，应逐步均匀地调至所需压力值，不应一步到位。阀门驱动正常使用压力范围为0.30.5 mpa。 油量：加油时请不要超过油杯的八分满。 保养及维修请参照说明书 7.4 ky-2n、ky-2nb型氮气分析仪的使

15、用7.4.1、概述它是通过采用测量氧气浓度的方法，来倒算出氮气浓度。方法是氧电极将气体中氧浓度转换成电信号，经减法器换算，直接显示被测气体中的氮气浓度。采用空气定标7.90%方法，操作方便，并设量程自动转换电路。仪器测量范围为99.99%。纯度下限报警设置：当氮气纯度低于下限设定值时，报警灯亮，本机输出-220v5a信号，并带4-20ma信号输出（含氧量为0-1%）可与记录仪连接。设定范围为99.0-99.9。7.4.2、原理：电极反应如下： 阴极：o2+2h2o+4e4oh ag+clagcl 电极电流成正比于气体中的氧含量，此信号经放大器、减法器，a/d转换器由led数字显示器显示出氮气浓

16、度。7.4.3、技术性能：（1）、测量范围 70-99.99 （7）、稳 定 性 24小时0.5（2）、精 度98-99.990.03%n： （8）、外形尺寸 15275160（3）、响应时间 15秒 （9）、重 量 约 1.8公斤（4）、环境温度 0-50 （10）、电极寿命 6个月左右（5）、环境湿度 85% （11）、控制精度 0.5（6）、电 源 220v10 （12）、记录输出 4-20mao2%0-1%7.4.4、使用方法：打开电源开关，开机稳定三分钟后，（氧电极通空气）调节校准电位器，使数字显示79.0，再将下限设定开关调至所需的设定值（设定开关按+-钮调节）调校完毕后，通被检测

17、气体，流量控制3-5l/h，另一头排空，即可连续检测。7.4.5、仪器维修：（1）、仪器如发现反应迟钝，标定后又明显漂移，原因是电极头部被污染，可用药棉沾少许酒精轻轻将电极头部擦一下，沾去水珠及灰尘即可排除。（2）、电极头部的外表有层透气膜，注意请不要用硬物碰及或用手摸，如膜破裂电极内电液漏出，电极很快失效，故应小心对待，不要随便拆开电极。（3）、氧电极通空气后，仪器读数调不上79%，或调不下79%（读数一直在99.99）需换氧电极。（4）、氧电极是否正常，检查方法一是通空气稳定30分钟，79.0漂移小于0.3正常，二是通纯氮气或纯氩气，读数应大于99.98，如达不到要求需换氧电极。7.5 e

18、n-550型氮气分析仪的使用7.5.1概述en-550型氮气分析仪采用了进口高性能的电化学式气体检测器和微处理机技术，具有数字显示、上下限报警、标准信号输出及继电器触点报警输出等功能。适用于对氮气浓度的连续监测，也可用于对空气、氮气、氢气、氩气等气体中的氧气浓度连续监测。主要特点：l 仪器采用新型燃料电池式氧检测器l 具有两路报警接点输出，可分别设置上、下限报警点l 可用空气在线校准l 具有n2或o2两种显示l 具有四位数字显示7.5.2 主要技术指标1)测量范围： 98100%、95100%、90100%、80100%、75100%n202、05、010、020、025%o22). 分辨率：

19、0.01%n2或0.01%o23) 基本误差：0.1%n2或0.1%o24) 响应时间：t 9020秒5) 输出信号： 4 20ma6) 电源：220 vac 10% ，50hz 1hz7) 环境温度：0 40 8) 样气流量：200 800毫升分9) 进气温度：04010) 报警继电器开关接点容量：265vac/1a11) 外型尺寸：9696130 mm12) 开孔尺寸：90+190+1mm13) 仪器重量：0.5kg7.5.3仪器组成、安装与接线3.1仪器的组成仪器由微机显示控制器、氧检测器两部份组成。3.2仪器的安装3.2.1控制器的安装控制器外形为嵌入式机箱，通常安装在仪表盘上，也可平

20、放在工作平台上。在仪表盘上,开一个90+190+1mm的通孔, 将控制器嵌入表盘，用随机所附的安装支架紧固即可。3.2.2氧检测器的安装将氧检测器平置安装在支架上，底部用两只m4螺钉紧固。3.3仪器的接线仪器的背部是接线端，具体接线如下图：信+号-地中相输+出-报警1123456789910111213141516报警2“1”、“2” 端：420ma标准信号输出“3”、“4”、“5”端：空置端子 “6”、“7”、“8”端：接220vac电源“9”、“10”端：氧检测器信号“11”、“12”、“13”端：继电器1报警信号输出“14”、“15”、“16”端：继电器2报警信号输出3.4将电源相线接入

21、仪器背面“6”、“7”、“8”端子。3.5 420ma标准输出通过“1”、“2”端子输出。3.6如果需要，可外接报警装置，本仪器有两路报警接点输出。“12”端是“报警1”继电器输出公共端；“11” 是常开端、“13” 是常闭端。“15”端是“报警2”继电器输出公共端；“14” 是常开端、“16” 是常闭端。用户可根据需要，组成各种报警功能。3.7将被测气体用管路接到氧检测器的“进气口”（可用软管）。3.8保证进入仪器的被测气体是干燥、洁净，被测气体的流量应控制在200800毫升/分，且保持恒定（用户可根据实际使用工况，在气体进入仪器前加净化过滤、稳压、恒流装置）。3.9将氧检测器输出的信号正端

22、（红芯线）接到“9”端、负端（黄芯线）接到“10”端。7.5.4. 面板按键操作说明4.1“消音”键：“消音”键，当报警声响时，按压该键，即关闭报警铃声，但报警指示灯仍然亮。4.2“功能”键：l 在测量状态时，按住“功能”键10秒：即进入调校状态。l 在调校状态时，逐次按压“功能”键，数显窗将循环转换调试状态参数内容。l 在调校状态时，按住“功能”键10秒：即进入测量状态。4.3“”、“”上、下调整键：当进入调校状态时，使用“”、“”键可实现对可调参数的增加或减少。7.5.5仪器的使用5.1开机接通电源，仪器应显示“550”，待2秒钟后进入测量状态，显示n2值（或o2值）。5.2校准当仪器使用

23、一段时间后，可对仪器进行校正。将氧检测器吸入新鲜空气，用“”、“”键将显示值微调为79.10n2或20.90 o2 （详见7.1和7.2节）。7.5.6调试若需调试,只需按住“功能”键10秒：即进入调校状态，数显窗交替显示调试符号“p-n”及被调参数值。逐次按压“功能”键，数显窗将按如下循环转换调试状态参数内容：p - 0p - 1p - 2p - 9上述调试符号所表达的功能及调试方法如下表：符号功能方法p - 0氧量零点调整短路“9”、“10”，调为0.00 o2 或100.00 n2p - 1氧量量程调整通空气，调为20.90 o2 或79.10 n2p - 2输出零点调整接电流表，调为4

24、map - 3输出量程调整接电流表，调为20map - 4输出量程选择02%、5%、10%、20%、25% o2或98100%n2p - 5显示切换“0”表示显示氧气含量，“1”表示氮气含量p - 6报警1设置设置报警1报警点值“- - -”表示关闭报警1p - 7报警2设置设置报警2报警点值 “- - -”表示关闭报警2p - 8报警方式选择“0”表示上下报警 “1”表示上上报警 “2”表示下下报警p - 9输出切换“0”表示输出氧气含量， “1”表示输出氮气含量完成调试后,只需按住“功能”键10秒，即退出调校状态。7.5.7日常使用与维护该仪器由于采用了新型免维护检测技术，故正常使用中无须

25、维护。日常应该注意的是：必须保证被测气体洁净；被测气体流量恒定。7.5.7.1“零点”校准仪器零点出厂时已校好，用户一般情况不需要自行校准。7.5.7.2“量程”校对仪器校正一般建议3-6个月校准一次。将氧检测器进气管拔掉，用吸球对氧检测器进气口打入新鲜空气,待数据稳定后，按住“功能”键10秒，即进入调校状态。逐次按压“功能”键，使数显窗显示调试符号为“p-1”时， 用“”、“”键将显示值调为79.10n2(如果显示方式为o2，将显示值调为20.90o2)。7.5.7.3氧检测器仪器采用的电化学式检测原理，检测器使用寿命约2年。在使用中若出现下列情况有可能是检测器失效，需更换：l 在仪器电源、

26、气体流量等正常的情况下，仪器显示变化很大，不能正常工作，检测器使用期限将到或己到时；l 当氧检测器通入洁净空气，仪器指示无法调到79.10%n2。7.5.8仪器贮存和质保7.5.8.1 仪器在仓库存放时，原箱有效保管：存放温度为540，相对湿度不大于85，没有强腐蚀性气体。7.5.8.2 在用户遵守保管和使用规则条件下，从制造厂发货日起十二个月内，因产品制造不良而发生向损坏或不能常工作时、本公司免费修理更换零件。7.6 zo802型氧化锆氧分析仪的使用敬告用户在使用仪器前请仔细阅读本说明书；必须保证仪器的进气压力不大于0.2mpa1. 概述 zo802型氧化锆氧分析仪是采用最新的氧化锆检测技术

27、和微机技术开发的新型分析仪器。可用于空分制氮、化工流程及玻璃、建材中氧含量的连续自动分析，也可用于电子行业保护气体、磁性材料等高温烧结炉的保护性气份中氧含量的测量。zo-802型氧化锆氧量量分析仪o2 4.98ppm2001-06-21 10:45仪器特点：l 选用优质氧化锆检测元件，具有寿命长，反应快等特点。l 采用大屏幕点阵液晶显示，可同时显示氧量、温度、日期、时间等参数。l 采用全中文人机对话菜单，操作直观方便。l 采用对流扩散式结构，减少了流量对测量微量氧的影响。l 仪器具有从微量到常量共七档量程，量程自动转换。l 上下限报警点能在全量程范围内任意设置。l 具有无纸记录仪功能，自动记录

28、氧浓度随时间的变化曲线。l 具有测量数据自动存贮功能，存贮的间隔时间由用户设定。l 具有010或420ma电流信号输出。l 仪器具有一个标准的rs232c通讯口，可以连接串口打印机或与计算机实现双向通讯。2. 技术指标：l 测量范围: 0.1ppm25l 自动量程换档：0.110ppm、 0100ppm、 01000ppm、l 01、05、 010、 025 共7挡（自动换挡）。l 精度: 100ppm 3fs； 100ppm 5fs。l 重复性： 3%l 功耗： 50wl 环境温度； 040l 进气流量： 250ml/minl 进气压力： 0.2mpal 进气温度 040l 外型尺寸： 14

29、4144330mml 安装尺寸： 138138mml 重量： 4kg3. 工作原理在以y2o3稳定的zro2陶瓷(ysz)中，当两侧附着多孔pt电极的ysz固体电介质的两侧存在氧浓度差时，氧离子就从氧浓度大的一侧(po2)向浓度小的一侧(po2)迁移，其步骤是：在高氧浓侧，一个氧原子得到两个电子形成氧离子(o=)，此处的pt电极带正电荷为正极。同时，o=失去电子(e-)形成氧原子(o)，并进入低氧(po2)浓侧pt层与ysz界面，此处pt电极带负电荷为负极，因此，在两电极之间产生电动势(e)，形成浓差电池：po2,pt|zr o2-y2 o3|pt,po2氧浓差电池输出电动势e大小与电池的工作

30、温度及电池两侧的氧浓差呈对数关系，可用nernst方程来表示：式中：e - 氧浓差电池的输出电动势e(毫伏) r - 理想气体常数(8.314焦耳.度-1.克分子-1) t - 电池工作绝对温度，k； f - 法拉第常数，96500库； po2 - 高浓度侧氧分压； po2 - 低浓度侧氧分压。 当电池工作温度固定于700时，上式为：由上式，在温度700时，当固体电介质一侧氧分压为空气(20.6%)时，由浓差电池输出电动势e，就可以计算出固体电介质另一侧氧分压，这就是氧化锆氧量分析仪的测氧原理。700时氧浓度与氧浓差电势关系及电偶电势分度分别见附表4. 仪器的组成4.1该仪器为一体化结构，并组装在一个机箱内。它由氧量检测器、计算机电路和气体流路系统等部分构成。本仪器关键部件氧化锆氧电极。采用独特的化学配方及镀铂工艺。因而明显地提高了检测器的性能与使用寿命。4.2氧量检测器 氧量检测器是本仪器的核心，它产生浓差电势信号，起氧量与电势转换作用，仪器性能好坏取决于它；它由四部分组成： 氧化锆管 涂制在锆管内外的多孔铂电极 加热炉