变压吸附（PSA）制氮装置

Q/LB.□XXXXX-XXXX前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国机械工业标准化技术协会提出并归口。本文件起草单位：山东佳脉气体工程有限公司、高质标准化研究院（山东）有限公司。本文件主要起草人：变压吸附（PSA）制氮装置范围本文件规定了变压吸附制氮装置（以下简称“PSA制氮装置”）的分类、构成、型号编制方法、运行工况、技术要求、检验方法、检验规则、标志、随机文件、包装、运输和贮存。本文件适用于在常温下利用变压吸附（PSA）法，以碳分子筛为吸附剂，从空气中分离制取氮气的装置。本文件也适用于PSA制氮机组和PSA制氮机。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T150压力容器GB/T191包装储运图示标志GB/T1226一般压力表GB2894安全色和安全标志GB/T3853容积式压缩机验收试验GB/T3864工业氮GB/T4732压力容器分析设计GB/T4830工业自动化仪表气源压力范围和质量GB/T4980容积式压缩机噪声的测定GB/T5023.1额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第1部分：一般要求GB/T5023.2额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆第2部分：试验方法GB/T5226.1机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T5832.2气体分析微量水分的测定第2部分：露点法GB/T6388运输包装收发货标志GB/T7251.2低压成套开关设备和控制设备第2部分：成套电力开关和控制设备GB/T7701.1煤质颗粒活性炭气相用煤质颗粒活性炭GB/T7702.4 煤质颗粒活性炭试验方法装填密度的测定GB/T7702.7煤质颗粒活性炭试验方法第7部分：碘吸附值的测定GB/T7702.16煤质颗粒活性炭试验方法pH值的测定GB/T7777容积式压缩机机械振动测量与评价GB/T8163输送流体用无缝钢管GB/T8923.1涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第1部分：未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级GB/T8923.3涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定第3部分：焊缝、边缘和其他区域的表面缺陷的处理等级GB/T9286色漆和清漆划格试验GB/T9969工业产品使用说明书总则GB/T10606-2023空气分离设备术语GB/T10893.1压缩空气干燥器第1部分：规范与试验GB/T10893.2压缩空气干燥器第2部分：性能参数GB/T12243弹簧直接载荷式安全阀GB/T12325电能质量供电电压偏差GB/T13306标牌GB/T15487容积式压缩机流量测量方法GB/T19142出口商品包装通则GB19153容积式空气压缩机能效限定值及能效等级GB/T20801（所有部分）压力管道规范工业管道GB22207容积式空气压缩机安全要求GB/T30475.1压缩空气过滤器试验方法第1部分：悬浮油GB/T30475.2压缩空气过滤器试验方法第2部分：油蒸汽GB/T30475.4压缩空气过滤器试验方法第4部分：水GB/T36489空气分离设备流程图图形符号和文字号GB/T37391可编程序控制器的成套控制设备规范GB50016建筑设计防火规范GB50093自动化仪表工程施工及质量验收规范GB50235工业金属管道工程施工规范GB50171电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范GB50184工业金属管道工程施工质量验收规范GB50274制冷设备、空气分离设备安装工程施工及验收规范GB50275风机、压缩机、泵安装工程施工及验收规范GB50316工业金属管道设计规范（2008年版）HG/T4364碳分子筛HG20559管道及仪表流程图设计规定HG/T20592～20635钢制管法兰、垫片、紧固件JB/T5000.12重型机械通用技术条件第12部分：涂装JB/T5902空气分离设备用氧气管道技术条件JB/T6896空气分离设备表面清洁度JB/T7664-2020压缩空气净化术语JB/T10526一般用冷冻式压缩空气干燥器JB/T10532一般用吸附式压缩空气干燥器JB/T13346一般用压缩空气过滤器TSG07特种设备生产和充装单位许可规则TSG21固定式压力容器安全技术监察规程TSG31工业管道安全技术规程术语、定义和缩略语JB/T7664-2020、GB/T10606-2023界定的以及下列术语和定义适用于本文件。术语和定义

变压吸附制氮装置pressureswingadsorptionnitrogenproductionunit供货范围包含过程设备、过程仪表、管道、电气、橇座等全部成套设备（不含外围供电、供水、氮气输送等现场安装工程），其中过程设备涵盖空气压缩机、各级过滤干燥设备、PSA制氮机、各类储气罐、集中控制柜等完整系统。

变压吸附制氮机组pressureswingadsorptionnitrogengenerationskid供货范围仅包含PSA制氮机、储气罐（工艺氮气罐），不含空气压缩机，为简化成套供货单元。

变压吸附制氮机pressureswingadsorptionnitrogengenerator仅单独供货的变压吸附制氮核心主机设备，无配套前置处理、后置储气等辅助成套设备。

变压吸附pressureswingadsorption（PSA）在等温条件下，吸附剂对吸附质在加压时吸附、减压时解吸的气体分离方法。

标准状态normalstate在标准温度和压力（STP）时的状态，即温度为293.15K（20℃）、压力为101.325kPa时的状态。

原料空气feedair用于空气分离而被空气压缩机吸入的空气。

加工空气processair经处理后进入吸附塔的压缩空气。

产品氮气productnitrogengas纯度、露点以及其他规定组分含量均达到合同要求，作为产品输出的合格氮气。

不合格氮气unqualifiednitrogengas纯度或露点或其他规定组分含量未达到合同要求的氮气。

废气wastegas在碳分子筛解吸再生时，从吸附器进料端排出的混合气体。混合气体包含氧、氮、氩、二氧化碳、水蒸汽等。

额定氮气产能ratednitrogenproductioncapacity在规定工况下，PSA制氮装置的产氮能力（换算为标准状态），单位为标准立方米/小时（Nm3/h）。

最低氮气产能minimumnitrogenproductioncapacity在极端工况下，PSA制氮装置的产氮能力（换算为标准状态），单位为标准立方米/小时（Nm3/h）。极端工况包含：——大气条件：设计工况下的绝对大气压力、最高环境温度、最大相对湿度；——冷却水条件：设计工况下的最高进水温度；——加工空气条件：合同规定的最低供气压力、最高供气温度。

氮气纯度nitrogenpurity产品氮气中的氮气和少量惰性气体的体积百分数之和。

启动时间start-upduration装置从开机至产出合格氮气为止所需的时间。

系统压降systempressuredrop空气压缩机（或压缩空气源）的实际最高供气压力与产品氮气最低输出压力的差值。系统压降包含以下两部分：——设备和管道的阻力降；——PSA工艺导致的储气罐（氮气缓冲罐）压力的周期性波动。

空氮比airfactor在PSA制氮机正常运行时，加工空气消耗量与产品氮气产量的比值。

单位电耗specificelectricityconsumptionPSA制氮装置正常运行时，每生产一个单位产品氮气所消耗的有功电能，单位为kW/Nm3。

规定工况specifiedoperatingcondition设计时给定的转速、轴功率、流量、单位电耗所对应的运行工况。规定工况如下：——大气条件：压力101.325kPa（绝压）、温度293.15K（20℃）、相对湿度0；——冷却水条件：进水温度15℃；——加工空气条件：供气压力0.7MPa（g），供气温度10℃。缩略语下列缩略语适用于本文件。PSA：变压吸附pressureswingadsorptionSTP：标准温度和压力standardtemperatureandpressureUPS：不间断电源uninterruptiblepowersupply分类和构成分类按结构形式可分为橇装式PSA制氮装置、框架式PSA制氮装置、室内集装箱式PSA制氮装置、室外集装箱式PSA制氮装置、移动式PSA制氮装置、车载式PSA制氮装置等。按使用类型可分为船用PSA制氮装置、防爆型PSA制氮装置、柴驱型PSA制氮装置、集装箱式PSA制氮装置等。构成PSA制氮装置主要由过程设备、过程仪表、管道、电气设施、橇座等构成。氮气生产工艺流程示意图见附录A。型号编制方法及示例型号编制方法产品名称额定产量氮气纯度吸附压力产品类型产品型式氮气输出压力氮气输出压力氮气输出压力氮气输出压力产品分类产品分类XXX-□/□/□/□-□□□/□□□□产品型式吸附压力氮气输出压力产品名称额定产量氮气纯度吸附压力产品类型产品型式氮气输出压力氮气输出压力氮气输出压力氮气输出压力产品分类产品分类产品型式吸附压力氮气输出压力产品分类氮气纯度额定产量产品名称产品型式吸附压力氮气输出压力产品分类氮气纯度额定产量产品名称产品型式吸附压力产品型式吸附压力氮气输出压力产品分类氮气纯度额定产量产品名称型号示例示例1：制氮装置，额定产氮量为1000Nm3/h、纯度为99.5%、吸附压力8.5bar、产品氮气输出压力8bar，采用C系列、8塔碳分子筛PSA制氮机，船用、危险场所、发动机驱动、室外集装箱式，型号表示为：NPU-1000/295/8.5/8-CC8/SHGO示例2：制氮机组，额定产氮量为500Nm3/h、纯度为99.99%、吸附压力为8bar、产品氮气输出压力7.5bar，采用B系列、4塔碳分子筛PSA制氮机，药用、非危险场所、电驱、底盘橇装式，型号表示为：NGU-500/49/8/7.5-BC4/MNEB示例3：制氮机，额定产氮量为800Nm3/h、纯度为99.9995%、吸附压力为7bar，采用V系列、3塔碳分子筛PSA吸附器结构，通用、非危险场所、电驱、底盘橇装式，型号表示为：NG-800/595/7-VC3/GNEB运行工况PSA制氮装置适用的大气条件应在表1的规定范围内选择。大气条件项目名称参考范围海拔0～2000米大气压力80kPa～105kPa（绝压）温度-30℃～45℃相对湿度≤90%空气压缩机入口的原料空气品质应符合表2的要求。原料空气要求项目名称要求机械杂质≤30mg/m3二氧化碳CO2（体积分数）≤400ppm乙炔C2H2（体积分数）≤0.5ppm总烃CnHm（体积分数）≤30ppm酸性物质∑（NO2+SO2+HCl+Cl2）（体积分数）≤8ppm冷却水应符合表3的要求。冷却水要求项目名称要求冷却水压力0.3MPa～0.5MPa冷却水温度≤32℃进出水温差≤10℃酸碱度pH值7～8悬浮物含量≤100mg/L总硬度≤3.2mg/L氯离子≤500mg/L电源的电压、相数、频率应符合表4的要求，其余应符合GB/T12325的规定。电源要求相数电压频率额定值极限偏差额定值极限偏差单相220V-10%～7%50Hz±5%三相380V±7%50Hz660V6000V10000V440V±7%60Hz技术要求性能要求氮气纯度范围为1～10000Nm3/h，应在系列化设计时分档或根据用户要求确定。氮气纯度分为95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.95%、99.99%、99.995%、99.999%、99.9995%，具体生产纯度可根据用户要求确定。加工空气的流量及品质应符合表5的要求。加工空气的流量及品质要求项目名称要求流量氮气产量×空氮比压力≥（产品氮气最低输出压力+0.05MPa）温度3℃～20℃（具体按合同规定）压力露点≤10℃（具体按合同规定）含油量（体积分数）≤0.003ppm酸性物质（体积分数）≤8ppm（其中SO2≤1ppm）产品氮气的流量及品质应符合表6的要求产品氮气的流量及品质要求项目名称要求额定氮气产能（规定工况下）按合同规定最低氮气产能（极端工况下）按合同规定纯度按合同规定压力露点≤-40℃（纯度≤99.95%时）；≤-60℃（纯度≥99.99%时）。压力（表压）最高吸附压力-0.05MPa温度常温含尘粒径≤0.01μmPSA制氮装置的能效应符合附录C的规定。装置所有接头、焊缝及密封面应无漏气现象。表面质量外露部件应无毛刺、飞边等缺陷，锐角倒钝。焊缝表面应均匀完整，不应有明显的疤痕、夹渣及飞溅物等缺陷。管道应排列整齐美观。电缆应排列整齐美观，无线头裸露、短路现象。油漆涂层应符合JB/T5000.12的要求，其中：喷涂前金属表面清洁度处理等级达到GB/T8923.1规定的Sa2½级。喷涂前焊缝、边缘和其他区域的处理等级达到GB/T8923.3规定的P2级。附着力达到GB/T9286规定的0～1级。漆面应均匀光滑，无漏涂、划痕、流挂、落漆等现象。与气体接触的零部件表面应进行除锈和脱脂处理，表面油脂残留量应符合JB/T6896的规定。安全危险源附近的醒目位置应粘贴安全警示标识，安全警示标识应符合GB2894的要求。电气安全应符合GB/T5226.1的要求。高温、高压、旋转部位应设防护装置。机房或集装箱（橇座）内应设有环境氧含量超限报警装置。带压、高温气体放空应符合7.5.10的规定，避免造成人体伤害。PSA制氮装置安全保护控制功能应表7.6.14.3.2.4的规定。环保空气压缩机、干燥机、PSA制氮机的工作噪声A计权声压级均应不大于85dB(A)。冷冻式干燥机应选用环保制冷剂。应在污染源附近醒目位置粘贴环境保护提示，以下污染物应符合环保处理的要求：PSA制氮装置运行过程中产生的含油废液；维修保养产生的废机油、含油滤芯、活性炭等。整体要求PSA制氮装置应符合本文件的要求，并按制造单位规定程序批准的图样和技术文件制造。允许用户按需选择供货范围，但整体设计仍应符合本文件的规定。工程设计和安装应符合GB50016、GB50274、GB50275等标准及有关法律法规的规定。工艺管道及仪表流程图设计应符合HG20559、GB/T36489的规定。PSA制氮装置的结构型式应符合以下规定：宜成套橇装供货；室内安装宜选用底盘橇装式、框架式、室内集装箱式；室外安装宜选用室外集装箱式、车载式；允许设计成单橇或多橇型式，选型时应综合考虑以下因素：——吊装重量和尺寸限制；——车辆运输重量和尺寸限制；——现场安装条件限制（包括：门洞尺寸、安装空间、地面或楼板承重能力等）；——简化现场安装。压力容器、安全附件、压力管道、压力管道元件的生产单位资质应符合TSG07的规定。压力容器应符合以下规定：压力容器的工作压力应大于等于空气压缩机（或压缩空气源）的最高压力，设计压力应大于工作压力的1.1倍；压力容器的最低工作温度推荐按-20℃，最高工作温度按介质最高温度；常规压力容器应符合GB/T150的规定；储罐类压力容器（湿空气罐、加工空气罐、工艺氮气罐、氮气储罐等）应配置压力表、安全阀，罐底应配置排净用球阀；交变循环载荷压力容器（吸附塔、干燥塔）应进行疲劳分析设计、制造、检验和验收，符合GB/T4732的规定；对于有成功使用经验的交变循环载荷压力容器（吸附塔、干燥塔等），允许按GB/T150规定的简单疲劳容器进行设计、制造、检验和验收；压力容器的监督管理应符合TSG21的规定。压力容器的安全附件应符合以下规定：压力表应符合GB/T1226的规定；安全阀应符合GB/T12243的规定；安全阀的整定压力应为工作压力的1.1倍，且应符合GB/T150的要求；安全阀应配置根部阀。管道应符合以下规定：富氧废气放空管道应符合JB/T5902的规定；工业管道应符合GB50316、GB50235、GB50184的规定；如属于压力管道，还应符合GB/T20801、TSG31的规定。钢制管法兰、垫片、紧固件应符合HG/T20592～20635的规定或按合同规定；无缝钢管应符合GB/T8163的规定；空气压缩机、PSA制氮机、各储气罐的出口管道应配置手动切断阀门；空气压缩机出口至冷冻式干燥机入口之间的管道应采用不锈钢、镀锌碳钢或铝合金材质；冷冻式干燥机出口之后的管道和设备应采取必要的隔热保温措施；氮气粉尘过滤器之后的产品氮气管道应采用不锈钢或铝合金材质。气体放空应符合以下规定：安全阀排出的气体、不合格氮气、废气均应接至消音器降压降噪处理；冷却风的热风风道应隔热，出口应设有连接装置；废液排放系统应符合以下规定：所有设备的排污口应设置手动和自动两路排污或手自一体排水器；自动排污应采用零气耗排水器；手动排污作为备用或临时紧急排污；首段排污管路宜采用透明软管；各排污点应汇至总管；总管应选用不锈钢材质，且应具备伴热措施，夏季停用，冬季启动。电气应符合以下规定：低压配电柜：——在用户认为有必要时，应在PSA制氮装置内配置低压配电柜，为PSA制氮装置内部的空气压缩机、冷冻式干燥机、PSA制氮机、集中控制柜、辅助设施、照明等分配电源。——低压配电柜应符合GB/T7251.2的规定。电缆应符合GB/T5023.1、GB/T5023.2的规定。柜外电缆安装应符合GB50171的规定。安装于爆炸性气体环境时，电气设备、装置、电缆、仪表均应符合防爆等级要求和有关标准的规定。PSA制氮装置的环境适应性应符合以下规定：材料：——选用的材料应符合有关国家标准和行业标准的规定，以满足特定环境或用途。——标准、法规以及客户限制使用的材料，应在合同和设计文件中标明。空气压缩机、冷冻式干燥机的选型应进行计算，以适应低温、高温、低大气压等运行环境。润滑系统、潮湿介质管道、PSA制氮机等，应具备可靠的伴热、隔热、保温等措施，以满足设备的正常启动、运行、停机。安装于湿热、盐雾、霉菌等运行环境时，应采取适宜的防腐措施。安装于沙尘、淋雨、日晒等运行环境时，应采取适宜的防护措施。安装于冲击、振动、摇摆等运行环境时，应具备足够的机械强度。安装于爆炸性气体环境时，应符合7.5.12中d）的规定。在允许的运行工况环境内，PSA制氮装置的性能应符合7.1的要求。若用户需要更高纯度氮气时，应增设氮气纯化装置或降低产氮量。若用户需要高压氮气时，应在终端增设氮气增压机。过程设备空气压缩机容积式空气压缩机应符合GB22207、GB/T3853、GB/T7777、GB/T15487、GB/T4980的规定，具体产品类型（例如：螺杆式、活塞式、涡旋式等）还应符合有关国家标准和行业标准的规定。选型应符合以下规定：单台空气压缩机供气时应选用变频运行机型，多台空气压缩机供气时应至少有一台选用变频运行机型。应选用能效等级为一级的产品，能效等级按照GB19153的规定。额定排气量应根据PSA制氮机的加工空气消耗量、使用地点的大气环境条件、负偏差等因素进行计算，并留有5%～15%的富余量。额定排气压力应不低于所需产品氮气压力和系统压降之和。排气含油量应≤3PPm。容积式空气压缩机的公称容积流量计算按附录A。附属管道应符合7.5.9中b)～e)的规定。附属仪表符合以下规定：主机应设置排气温度和润滑油温度传感器。主电机宜设置绕组温度和轴承温度传感器。机器出口应设置压力和温度传感器。控制柜应具备以下功能：本地/远程操作：启动、停机、紧急停机、参数设置、历史查询等。本地/远程监视：运行参数的显示、预报警、报警；变频器、风机、仪表的故障报警。运行保护：——低温启动限制；——润滑油、电机、排气等温度超限报警和联锁停机；——排气压力超限报警和联锁停机等；——主电机、风机、变频器、仪表等故障报警和联锁停机；——相序保护功能（错相和缺相）。储气罐（湿空气罐）在用户有需求时可配置储气罐（湿空气罐），其容积按合同约定执行。腐蚀裕量应不小于2mm。气液分离器应符合JB/T13346、GB/T30475.4的规定。额定处理量应根据加工空气的消耗量和压力等因素进行计算，并留有至少40%的富余量。壳体材质应采用铝合金或不锈钢。精过滤器选用凝聚式过滤器，应符合JB/T13346、GB/T30475.1的规定。应能去除1μm及以上的固体颗粒，去除率≥95%，出口悬浮油（气溶胶）浓度应≤1mg/m3。额定处理量应根据加工空气的消耗量和压力等因素进行计算，并留有至少40%的富余量。壳体材质应采用铝合金或不锈钢。冷冻式干燥机应符合JB/T10526、GB/T10893.1、GB/T10893.2的规定。选型应符合以下规定：优先选择变频或分段调节运行的机型；额定处理量应根据加工空气消耗量、介质的温度和压力、环境的温度和压力、冷却水温度等因素进行计算，并至少留有10%的富余量；选型计算按附录E。应采用高效可靠的气液分离器和排水装置，保证出口无液态水夹带。附属管道应符合7.5.9中b)～e)的规定。附属仪表符合以下规定：冷媒压缩机的进出口应设置吸气和排气温度传感器，以及冷媒低压和高压传感器。蒸发器的压缩空气出口应设置温度传感器。机器进出口均应设置压力和温度传感器。控制柜应具备以下功能：本地/远程操作：启动、停机、紧急停机、参数设置、历史查询等。本地/远程监视：运行参数的显示、预报警、报警；变频器、风机、仪表的故障报警。运行保护：——低温启动限制；——环境温度、入口温度、入口压力等超限报警和连锁停机；——冷媒压力超限报警和联锁停机；——压缩机、风机、变频器、仪表等故障报警和联锁停机；——相序保护功能（错相和缺相）。高精过滤器选用凝聚式过滤器，应符合JB/T13346、GB/T30475.1的规定。应能去除0.1μm及以上的固体颗粒，去除率≥99%，出口悬浮油浓度应≤0.1mg/m3。额定处理量应根据加工空气的消耗量和压力等因素进行计算，并留有至少40%的富余量。超精过滤器选用凝聚式过滤器，应符合JB/T13346、GB/T30475.1的规定。应能去除0.01μm及以上的固体颗粒，去除率≥99.9%，出口悬浮油浓度应≤0.01mg/m3。额定处理量应根据加工空气的消耗量和压力等因素进行计算，并留有至少40%的富余量。活性炭过滤器应符合JB/T13346、GB/T30475.2的规定。出口油蒸汽浓度应≤0.003ppm。油蒸汽吸附用的活性炭应符合GB/T7701.1、GB/T7702.4、GB/T7702.7、GB/T7702.16的规定，碘吸附值≥800mg/g，pH值6～8。吸附式干燥机吸附式干燥机应符合JB/T10532的规定。干燥塔应符合7.5.7中e)～g)的规定。填充的活性氧化铝应符合JB/T8058-2016的规定。附属管道应符合7.5.9中b)～e)的规定。储气罐（加工空气罐）容积应能保证运行时罐内空气压力波动值≤1bar。PSA制氮机包括吸附器、吸附器之间的连接管道、程控切换阀门、控制柜等。吸附塔应符合7.5.7中e)～g)的规定。碳分子筛应符合以下规定：碳分子筛的设计填充量应至少留有5%的富余量。碳分子筛应符合HG/T4364的规定。碳分子筛应由PSA制氮装置的制造单位在规定条件下进行监检或复检，结果应不低于合同的约定值。附属管道应符合7.5.9中a)～e)的有关规定。附属仪表应符合以下规定：气动阀门阀体材质宜采用不锈钢或铜，动作寿命不低于100万次。先导电磁阀，动作寿命不低于500万次。仪表气取自装置内部的压缩空气或氮气，气源压力及质量应符合GB/T4830的规定。吸附塔应设置压力表，宜加装压力传感器。出口宜设置氮气分析仪或微量氧分析仪。控制柜应符合以下规定：应符合GB/T37391的规定。应具备PSA过程控制功能。宜具备纯度和吸附压力异常报警等功能。可手动检查各个电气阀及气动阀的动作是否正常。储气罐（工艺氮气罐）容积应能保证运行时罐内氮气压力波动值≤0.5bar。储气罐（氮气储罐）在用氮量波动大或用户有要求时，可配置储气罐（氮气储罐），其容积按合同约定。宜具备压力传感器，信号传送至集中控制柜或PSA制氮机的控制柜。集中控制柜设备要求应符合GB/T37391的规定。宜预留UPSAC220V电源端子，可自供电源或外接UPS电源。宜预留下列干接点信号接口：——运行状态信号（干接点输出）。——停止状态信号（干接点输出）。——故障状态信号（干接点输出）。——远程启动信号（干接点输入）。——远程停止信号（干接点输入）。——远程急停信号（干接点输入）。操作及功能要求操作方式PSA制氮装置应具备手动和自动操作方式：在手动操作方式下，可手动启停空气压缩机、干燥机、PSA制氮机等过程设备。在自动操作方式下，PSA制氮装置可按预定程序进行全自动启动、运行、停机。控制方式空气压缩机、冷冻式干燥机、PSA制氮机均应具备独立的就地控制柜。控制功能由集中控制柜对运行工况、过程设备、整机性能进行数据采集和在线监视，一体化协调控制、负荷自动调节、运行保护控制，并实现远程操作和无人值守等控制功能。数据采集和在线监视项目按照表7的规定。数据采集和在线监视项目项目类型必选项目可选项目运行工况参数大气条件原料空气品质；冷却水品质；电能质量。过程设备运行参数空气压缩机；冷冻式干燥机；PSA制氮机。/加工空气的流量及品质参数压力；温度。流量；露点；含油量。氮气的流量及品质参数流量；纯度或含氧量；压力。露点；温度。整机能效数据信息启动时间；系统压降。空氮比；有功电耗；单位电耗。报警信息过程设备预报警、报警、故障停机；气体品质参数超限。/运行控制和协调功能按照表8的规定。运行控制和协调功能功能类型必备功能可选功能一键操作所有过程设备自动顺序启动；自动顺序停机。/过程设备的负荷自动调节和相互平衡/运行工况；预报警；报警。目标值指令自动调节/氮气流量氮气纯度低负荷自动节能模式/机组运行数量自动选择；吸附周期自动适配。安全保护功能按表9的规定。安全保护功能功能类型必备功能项目可选功能项目一键紧急停机本地一键紧急停机远程一键紧急停机限制启动运行工况超限报警时/大气条件冷却水品质电能质量联锁报警及“所有设备连锁停机”运行工况超限报警时/大气条件冷却水品质电能质量过程设备发出报警信号或故障停机信号时空气压缩机冷冻式干燥机PSA制氮机/加工空气的品质不达标发出报警信号时温度压力露点其他选项联锁报警及“不合格氮气锁定”产品氮气的品质不达标发出报警时纯度露点联锁报警及“故障设备锁定”PSA制氮装置具有多台空气压缩机、PSA制氮机时/单台设备发生故障时注1：“联锁报警”是指就地和远程同步报警，其中包括声光报警和文本信息显示。注2：“不合格氮气锁定”是指自动切断产品氮气输出，并同时执行不合格氮气放空，以及持续进行联锁报警，直至产出合格氮气后解除锁定。注3：“故障设备锁定”是指设备发生故障后应进行离线运行并持续联锁报警，直至恢复正常后方可解除锁定。应具备本地数据的存储和历史查询功能。应具备以下远程功能：远程一键紧急停机操作；远程参数修改、程序修改和更新、启停操作；远程在线监视功能，包括表7的全部监视项目；远程数据存储和历史查询。过程仪表一般要求仪表的精度应符合8.1.1的规定。所有气体测量仪表均应配置根部阀门。仪表的施工和验收应符合GB50093的规定。流量计应符合以下规定：应选用质量流量计或温压补偿型涡街流量计；应以被测介质标定；应能显示标准状态下的瞬时流量和累计流量；应具备信号输出功能。加工空气在线监测用仪表应在储气罐（加工空气罐）入口之前的加工空气管道上设置。应设置温度传感器、压力传感器。宜设置空气流量计、露点仪等仪表。氮气在线监测和控制用仪表应在储气罐（工艺氮气罐）出口之后的氮气测控管道上设置。应设置氮气分析仪或微量氧分析仪、氮气流量计、不合格氮气和产品氮气自动开关阀。宜设置露点仪、压力传感器、温度传感器、自动流量调节阀等仪表。质量保证及寿命PSA制氮装置整体质保期：出厂发货之日起18个月内或调试验收合格之日起12个月内（以先到期者计），如在质保期内因设计、制造、安装以及材料不良方面的质量问题，导致损坏或不能正常运行时，制造厂应负责更换或修理（不包括易损易耗品）。碳分子筛设计使用寿命不低于10年。压力容器设计使用寿命不低于15年（具体按合同约定），吸附塔应做疲劳分析设计且疲劳次数足够覆盖设计使用寿命。质保条件：按11.5的规定。检验方法主要性能性能测试用仪器仪表仪器、仪表所有测试用的仪器、仪表均应经法定计量部门检定合格，并保持在有效期内。所有测试用的仪器、仪表均应采用智能型，具有模拟量信号输出。流量测试用仪表还应符合以下要求：应选用质量流量计或温压补偿型涡街流量计；应以被测介质标定；应能显示标准状态下的瞬时流量和累计流量。环境温度、湿度、大气压力测试用的仪表及其精度要求按照表12的规定。环境温度、湿度、大气压力测试用仪表精度仪表名称准确度湿度计0.5级温度计0.5级气压计0.5级氮气纯度或氧含量测试用的仪表及其精度要求按照表13的规定。氮气纯度或氧含量测试用仪表精度仪表名称精度氮气分析仪O2：0～100PPm，±5%FS；100PPm～2%，±2%FS；2%～21%，±1.5%FS。微量氧分析仪O2：0～10PPm，±5%FS；10～100PPm，±3%FS;100～1000PPm，±2%FS。温度、压力、露点、流量测试用的仪表及其精度要求按照表14的规定。温度、压力、流量测试用仪表精度仪表名称分度或准确度温度传感器0.5级压力传感器0.5级露点传感器1.0级流量计1.0级油含量检测仪：测量范围0.001mg/m³～5mg/m³。电能计量用的仪表及其精度要求按表15的规定。仪表及精度要求仪表名称准确度电流互感器0.5级电能表1.0级测试数据平台应具备自动化测试数据平台。测试数据平台应满足以下要求：被测产品的信息输入，包括品名、型号、合同编号、出厂编号等；对所有测试用仪器仪表的测试数据，应具有采集、记录储存、在线监视、异常报警、历史查询、报表生成、导出等功能；数据信号采集频次为1次/秒。加工空气的流量及品质流量（包括瞬时流量和累积流量）：采用流量计进行测量，在规定的启动时间到达后开始记录，持续1小时。压力：采用压力传感器进行测量，在开机后开始记录并持续1小时。温度：采用温度传感器进行测量，在开机后开始记录并持续1小时。露点：采用露点传感器进行测量或按GB/T5832.2的规定，在启动时间到达后开始记录并持续1小时。含油量：采用油含量检测仪进行测量，在开机后开始记录并持续1小时。或取样送交法定检测机构按GB/T30475.2的规定进行测量。氮气的流量及品质氮气流量：采用流量计进行测量，在规定的启动时间到达后开始记录瞬时流量和累积流量，并持续1小时。氮气纯度：采用氮气分析仪或微量氧分析仪进行测量，应符合GB/T3864的规定。在规定的启动时间到达后开始记录并持续1小时。氮气露点：采用露点传感器进行测量或符合GB∕T5832.2的规定，在规定的启动时间到达后开始记录并持续1小时。氮气温度：采用温度传感器进行测量，在规定的启动时间到达后开始记录并持续1小时。氮气压力：采用压力传感器进行测量，在规定的启动时间到达后开始记录并持续1小时。能效启动时间：使用电子计时器测量变压吸附制氮装置启动时间。系统压降：取空气压缩机（或压缩空气源）的实际最高供气压力与产品氮气最低可输出压力（减压阀前）的差值。在规定的启动时间到达后开始记录并持续1小时。空氮比：取压缩空气累积流量与产品氮气累积流量的比值。在规定的启动时间到达后开始记录并持续1小时。单位电耗：在规定的启动时间到达后，开始记录累计电能消耗量和累计氮气产量，并持续1小时。测试工况下的单位电耗，按式（1）进行计算： N=W1+W2V式中：N——测试工况下的单位电耗（kW/Nm3）W1——测试期间，空气压缩机的累计电能消耗量W2——测试期间，冷冻式干燥机的累计电能消耗量VN——测试期间的累计氮气产量，单位为（Nm3规定工况下的单位电耗，按式（2）进行计算： N0=W10+W式中：N0——规定工况下的单位电耗（kW/Nm3W10——换算为规定工况下，空气压缩机的累计W20——换算为规定工况下，冷冻式干燥机的累计VN——测试期间的累计氮气产量，单位为（Nm3测试期间空气压缩机的累计电能消耗量，换算为规定工况，按式（3）： W10=W1×(P-∅式中：W10——换算为规定工况下，空气压缩机的累计P0T0P——测试工况下的绝对大气压力，单位为千帕（kPa），取测试期间的平均大气压力；T——测试工况下的绝对大气温度，单位为开（K），取测试期间的平均温度；∅——测试工况下的大气相对湿度，%，取测试期间的平均相对湿度；PV测试期间冷冻式干燥机的累计电能消耗量，换算为规定工况，按式（4）或式（5）： 风冷型：W20=W2×C 水冷型：W20=W2×C式中：W20——换算为规定工况下，冷冻式干燥机的累计C1——进气温度修正系数，对应测试期间的平均进C2C3C4C5式（4）和式（5）中的修正系数根据制造厂提供的选型文件选用。气密性试验器材：肥皂液、干燥洁净的压缩空气或氮气。试验环境：运行工况条件下。试验压力：工作压力。试验时机：应在控制功能试验之前进行。试验步骤：缓慢升压至试验压力的20%，保压10min，用肥皂液对所有连接部位和焊缝进行检查。如无异常，则继续按试验压力的20%逐级升压，直至达到试验压力，保压30min。保压期间，再次用肥皂液对所有连接部位和焊缝进行检查，应无泄漏、无异响、压降不大于试验压力的2%。注意事项：气密性试验应有安全阀，整定压力为工作压力的1.1倍。试压期间不应采用连续加压来维持试验压力不变。不应带压紧固螺栓或螺纹连接件，应泄压并紧固或修复后重新进行试压步骤。表面质量油漆附着力的试验方法按GB/T9286的规定。表面清洁度的试验方法按JB/T6896的规定。未规定检验和试验方法的项目均应采用目测法检查。安全电气安全按GB/T5226.1的规定。压力容器按GB/T150的规定，并应按TSG21的规定进行监检。安全阀按GB/T12243的规定。压力管道按GB/T20801.5的规定，并应按TSG31的规定进行监检。安全保护控制功能按7.6.14.3.2.4的规定。未规定检验和试验方法的项目均采用目测法检查。环保噪音测试采用声级计，其精度为±1dB(A)。测量位置为离装置水平距离1米，离地高1.5米。环保制冷剂应检查证明资料。环境保护提示应采用目测法。控制功能控制功能试验应在性能试验之前进行。在运行过程中通过调整参数设定值，对控制功能进行验证。主要零部件采购的主要零部件按进厂要求进行检验。检验规则检验要求压力容器应按TSG21的规定进行监检，并提供质量证明文件。压力管道应按TSG31的规定进行监检，并提供质量证明文件。进货检验和过程检验应按7.6、7.7的要求逐条进行，吸附塔内部装配检验按制造厂规定。PSA制氮装置检验分为出厂检验和型式检验，检验的项目应按7.1～7.4、7.6.14.2的要求逐条进行，对应的检验和试验方法按表16。检验要求序号检验项目检验类型技术要求检验和试验方法出厂检验型式检验1主要性能√√7.18.12表面质量√√7.28.23安全√√7.38.34环保√√7.48.46控制功能√√7.6.14.3.28.5注：“√”表示应检验项目，“×”表示不进行检验项目。出厂检验应逐台进行，经检验合格并附上产品合格证明文件和合格证标志后方可出厂。有下列情况之一时，应进行型式检验：新产品定型时；结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能时；产品停产1年后，恢复生产时；出厂检验结果与上次型式检验有重大差异时。国家主管检验机构提出要求时。抽样批量生产的PSA制氮装置应按批抽检进行型式检验，如抽检不合格，应加倍抽检。若仍有一台不合格，则应全检。抽检台数按表15的规定。抽检台数批量≤1010~30＞30抽检数123现场试车前应按第7章的要求逐条检验，现场试车中应按7.1～7.4、7.6.14.3.2的要求逐条检验，正式投运前应按第11章的要求逐条检验。判定规则出厂检验所有检验项目均合格时，则判定合格。有一项或一项以上项目不合格时，可在采取措施后进行复验。若复验符合要求，则出厂检验判定合格；若复验仍有不符合要求的项目，则出厂检验判定不合格。型式检验的项目均符合要求时，则型式检验判定合格。有一项或一项以上项目不合格时，可在采取措施后进行复验。若复验符合要求，则型式检验判定合格；若复验仍有不符合要求的项目，则型式检验判定不合格。标志、随机文件、包装、运输和贮存标志应在明显部位固定产品标牌，标牌应符合GB/T13306的规定。产品标牌内容应包括：产品名称；产品型号；主要性能参数；出厂编号；制造日期；制造厂名称；产品标准号。包装储运标志应符合GB/T191的规定。运输包装收发货标志应符合GB/T6388的规定。随机文件制氮装置出厂时应附带下列文件：产品合格证；产品使用说明书；布置图、流程图；压力容器质量证明书、竣工图；备件明细表；装箱单；合同规定提供的其他文件、图样。PSA制氮装置使用说明书应符合GB/T9969的规定。电气部分的技术文件应符合GB/T5526.1的规定。包装产品的包装应符合GB/T13384的规定。出口产品的包装应符合GB/T19142的规定。运输产品在吊装过程中应有可靠的安全防护措施，产品在运输过程中应有可靠的固定措施。贮存制氮装置应存放在库房或有遮盖的场所内，场地应清洁、干燥、通风。使用和保养压力容器等特种设备应在投入使用前进行备案登记，并保持在有效期内。仪器、仪表、安全装置应在投入使用前经法定计量部门检定合格，并保持在有效期内。操作工、机修工、仪表工应培训上岗，并持有法定证件，熟悉产品性能和结构。用户应建立安全操作规程、定期巡检制度、运行记录、定期保养制度、备件管理制度、故障和事故处理报告制度。应遵守制造厂提供的有关资料进行装运、安装、操作、维修、保养，并使用制造厂许可的合格零配件。

（规范性）

氮气生产工艺流程F5F4F3D1F2F1V1C原料空气F5F4F3D1F2F1V1C排污D2V2PSAV3F6V4产品氮气D2V2PSAV3F6V4放空氮气生产工艺流程图标引序号说明：C——空气压缩机；V1——湿空气罐；F1——气液分离器；F2——精过滤器；D1——冷冻式干燥机；F3——高精过滤器；F4——超精过滤器；F5——活性炭过滤器；D2——吸附式干燥机；V2——干空气罐；PSA——PSA制氮机；V3——工艺氮气罐；F6——氮气过滤器；V4——氮气储罐。

（规范性）

型号表示方法具体型号表示方法及含义见附录B.1。型号含义及表示方法含义表示方法产品名称NPU表示PSA制氮装置、NGU表示PSA制氮机组，NG表示PSA制氮机。额定产量取设计值，单位为Nm3/h。氮气纯度以95、96、97、98、99、295、39、395、49、495、59、595分别代表氮气纯度95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.95%、99.99%、99.995%、99.999%、99.9995%。吸附压力取设计值（表压），单位为bar。产品氮气输出压力取设计值（表压），单位为bar。产品型式第1位为产品系列代号：由制造厂自定义；第2位为技术类型代号：C表示碳分子筛PSA制氮机；第3位为吸附塔数量代号：取实际值。产品分类第1位为用途代号：G表示通用，S表示海洋（含船舶和海上石油平台），C表示煤矿井下，O表示陆地油气田，F表示食品，M表示药用，L表示激光，Y表示医用，J表示军用。第2位为场所代号：H表示防爆场所，N表示非防爆场所。第3位为驱动形式代号：E表示电驱，G表示发动机，X表示混合驱动。第4位为结构形式代号：B表示底盘橇装式，I表示室内集装箱式，O表示室外集装箱式，C表示车载式，T表示半挂车式。

（规范性）

规定工况下PSA制氮装置的能效PSA制氮装置的能效应符合表C.1的规定。不同氮气纯度下的能效要求氮气纯度%启动时间min系统压降MPa空氮比等级一级二级三级空氮比95≤15≤0.11.651.751.9096≤15≤0.11.751.852.0097≤15≤0.11.91.952.1598≤20≤0.12.052.102.3099≤20≤0.12.152.252.4099.5≤20≤0.12.352.452.6099.9≤25≤0.12.652.853.1099.95≤25≤0.12.853.003.3099.99≤30≤0.13.253.504.0099.995≤30≤0.13.403.754.2599.999≤35≤0.13.904.454.9099.9995≤40≤0.14.205.005.50PSA制氮机的空氮比等级分为3级，在规定工况下各等级的数值应不大于本表规定的值，一级为节能产品，三级以上为准入产品。PSA制氮装置的能效等级按C.2的规定，一级为节能产品，三级以上为准入产品。PSA制氮装置的能效等级分为3级，其中1级能效最高。PSA制氮装置在规定工况下各等级的能效值应不大于表C.3～表C.14中规定的值。表C.3～表C.14中，冷却方式：A为空冷，W为水冷。表C.3～表C.14中，单位电耗数据由以下公式计算： N式中：Np——PSA制氮装置的单位电耗，单位为（kW/Nm3A/N——空氮比，按表C.1选取；Nc——空气压缩机的比功率，单位为kW/(Nm3/min)Nd——冷冻式干燥的比功率，单位为kW/(Nm3/min)空气压缩机的比功率按GB19153表2中的1级能效等级选取，对应的排气压力为氮气压力加上系统压力降，系统压力降取0.1MPa。冷冻式干燥机的比功率应符合表C.2的规定。冷冻式干燥机的比功率冷却方式空冷水冷比功率kW/(Nm3/min)≤0.15≤0.13

在95%氮气纯度时PSA制氮装置的单位电耗空压机功率冷却方式氮气压力（表压）/MPa0.40.60.70.9能效等级一级二级三级一级二级三级一级二级三级一级二级三级单位电耗/（kW/Nm3）2.2kWA0.20760.22020.23910.25440.26980.29290.27910.29600.32140.31760.33690.36583kWA0.19940.21150.22960.24610.26100.28340.26810.28440.30880.30110.31940.34684kWA0.18840.19980.21690.23510.24940.27080.25440.26980.29290.29010.30770.33415.5kWA0.18290.19400.21060.22690.24060.26130.24610.26100.28340.27640.29310.31837.5kWA0.17740.18810.20430.21860.23190.25180.23790.25230.27390.26540.28150.305611kWA0.16910.17940.19480.20760.22020.23910.22410.23770.25810.25440.26980.292915kWA0.16360.17350.18840.20210.21440.23280.21590.22900.24860.24610.26100.283418.5kWA0.16090.17060.18530.19390.20560.22330.20760.22020.23910.23790.25230.273922kWA0.15810.16770.18210.19110.20270.22010.20490.21730.23590.23240.24650.2676W0.15210.16130.17510.18230.19340.21000.19610.20800.22580.22360.23710.257530kWA0.15540.16480.17890.18560.19690.21380.19940.21150.22960.22410.23770.2581W0.14930.15840.17200.17680.18750.20360.19060.20210.21950.21530.22840.248037kWA0.15260.16190.17580.18290.19400.21060.19660.20850.22640.21860.23190.2518W0.14660.15550.16880.17410.18460.20050.18780.19920.21630.20980.22250.241645kWA0.14990.15900.17260.18010.19100.20740.19390.20560.22330.21590.22900.2486W0.14380.15250.16560.17130.18170.19730.18510.19630.21310.20710.21960.238555kWA0.14710.15600.16940.17740.18810.20430.19110.20270.22010.21310.22600.2454W0.14110.14960.16250.16860.17880.19410.18230.19340.21000.20430.21670.235375kWA0.14160.15020.16310.17460.18520.20110.18560.19690.21380.20760.22020.2391W0.13560.14380.15610.16860.17880.19410.17960.19050.20680.19880.21090.229090kWA0.14160.15020.16310.17190.18230.19790.18290.19400.21060.20490.21730.2359W0.13560.14380.15610.16580.17590.19100.17680.18750.20360.19610.20800.2258110kWA0.13890.14730.15990.16910.17940.19480.18010.19100.20740.20210.21440.2328W0.13280.14090.15300.16310.17300.18780.17410.18460.20050.19330.20500.2226132kWA0.13890.14730.15990.16910.17940.19480.18010.19100.20740.20210.21440.2328W0.13280.14090.15300.16310.17300.18780.17410.18460.20050.19330.20500.2226160kWA0.13890.14730.15990.16640.17650.19160.17740.18810.20430.19940.21150.2296W0.13280.14090.15300.16030.17000.18460.17130.18170.19730.19060.20210.2195200kWA0.13610.14440.15680.16640.17650.19160.17740.18810.20430.19940.21150.2296W0.13010.13800.14980.16030.17000.18460.17130.18170.19730.19060.20210.2195250kWA0.13610.14440.15680.16360.17350.18840.17460.18520.20110.19660.20850.2264W0.13010.13800.14980.15760.16710.18150.16860.17880.19410.18780.19920.2163315kWA0.13610.14440.15680.16360.17350.18840.17460.18520.20110.19660.20850.2264W0.13010.13800.14980.15760.16710.18150.16860.17880.19410.18780.19920.2163在96%氮气纯度时PSA制氮装置的单位电耗空压机功率冷却方式氮气压力（表压）/MPa0.40.60.70.9能效等级一级二级三级一级二级三级一级二级三级一级二级三级单位电耗/（kW/Nm3）2.2kWA0.22020.23280.25170.26980.28520.30830.29600.31300.33830.33690.35610.38503kWA0.21150.22350.24170.26100.27600.29830.28440.30060.32500.31940.33760.36504kWA0.19980.21120.22830.24940.26360.28500.26980.28520.30830.30770.32530.35175.5kWA0.19400.20500.22170.24060.25440.27500.26100.27600.29830.29310.30990.33507.5kWA0.18810.19890.21500.23190.24510.26500.25230.26670.28830.28150.29750.321711kWA0.17940.18960.20500.22020.23280.25170.23770.25130.27170.26980.28520.308315kWA0.17350.18350.19830.21440.22660.24500.22900.24200.26170.26100.27600.298318.5kWA0.17060.18040.19500.20560.21740.23500.22020.23280.25170.25230.26670.288322kWA0.16770.17730.19170.20270.21430.23170.21730.22970.24830.24650.26050.2817W0.16130.17050.18430.19340.20440.22100.20800.21980.23770.23710.25070.271030kWA0.16480.17420.18830.19690.20810.22500.21150.22350.24170.23770.25130.2717W0.15840.16740.18100.18750.19830.21430.20210.21370.23100.22840.24140.261037kWA0.16190.17110.18500.19400.20500.22170.20850.22050.23830.23190.24510.2650W0.15550.16430.17770.18460.19520.21100.19920.21060.22770.22250.23530.254345kWA0.15900.16800.18170.19100.20200.21830.20560.21740.23500.22900.24200.2617W0.15250.16130.17430.18170.19210.20770.19630.20750.22430.21960.23220.251055kWA0.15600.16500.17830.18810.19890.21500.20270.21430.23170.22600.23900.2583W0.14960.15820.17100.17880.18900.20430.19340.20440.22100.21670.22910.247775kWA0.15020.15880.17170.18520.19580.21170.19690.20810.22500.22020.23280.2517W0.14380.15200.16430.17880.18900.20430.19050.20130.21770.21090.22290.241090kWA0.15020.15880.17170.18230.19270.20830.19400.20500.22170.21730.22970.2483W0.14380.15200.16430.17590.18590.20100.18750.19830.21430.20800.21980.2377110kWA0.14730.15570.16830.17940.18960.20500.19100.20200.21830.21440.22660.2450W0.14090.14890.16100.17300.18280.19770.18460.19520.21100.20500.21680.2343132kWA0.14730.15570.16830.17940.18960.20500.19100.20200.21830.21440.22660.2450W0.14090.14890.16100.17300.18280.19770.18460.19520.21100.20500.21680.2343160kWA0.14730.15570.16830.17650.18650.20170.18810.19890.21500.21150.22350.2417W0.14090.14890.16100.17000.17980.19430.18170.19210.20770.20210.21370.2310200kWA0.14440.15260.16500.17650.18650.20170.18810.19890.21500.21150.22350.2417W0.13800.14580.15770.17000.17980.19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