制氮机使用说明书(1)

1、.碳 分 子 筛 制 氮 机使用说明书中船重工电机科技股份有限公司二零零八年一月目 录一、 概述二、 主要特征与主要性能参数三、 变压吸附制氮原理及工艺流程1 工作原理2 工艺流程四、 变压吸附制氮安装操作及维护1 安装2 操作3 维护保养五、 常见故障及排除方法六、 气体流量修正说明七、 技术文件目录八、 通用流程图/电原理图/接线图 安 全 敬 告在操作制氮机前，请务必仔细阅读说明书、注意事项安全注意事项：（1）储气罐排污储气罐使用一段时间后，应打开排污阀，进行排污。如果储罐内有剩余气体，排放时应避免气流直接冲击人体。以防止可能出现的危险。（2）拆卸管路拆卸管路时应确认管路中没有压缩空气。

2、如有，应将压缩空气排净后再进行拆卸。 （3）回吹球阀的设定回吹球阀经调试人员设定好回吹量,操作人员不得再动。 （4）流量控制阀门的设定阀Q4经技术人员定好流量后,操作人员一般不用再调。在初次送气时,阀Q4应全部关闭,打开Q3后，再缓慢调整Q4至所需流量,调整Q4的同时,应相应调整减压阀T,使两者同时达到压力与流量要求。（5）样气检测阀门的设定测量气体流量通过调速阀TS来调定。样气流量为350+50毫升/分，一次调定后，不再调。（一般以脸颊感觉不到气流，嘴唇能感觉到气流为准）（6）空压机的安全操作 依据空压机说明书对其进行安全操作。（7）吸附塔法兰盖拆卸步骤打开吸附塔上法兰盖时，先应对称拆卸任意

3、两个螺栓（成180度角）。逐步将法兰上剩余的螺栓拆掉。一、概 述 氮气在自然界中分布很广,是空气的主要成分(约占78%),在常温常压下无色、无味、无毒、不燃、不爆,使用上很安全。氮气分子结构十分稳定,化学性质很不活泼,通常难以同其它物质发生化学反应,表现为很大的惰性,被广泛用于保护气体。随着科学技术的进步和经济的发展,氮气的应用范围日益扩大,并已深入许多工业部门和日常生活领域。工业用氮气的制取是以空气为原料,将其中的氧气和氮气分离而获得,其方法主要有深冷空分法、分子筛空分法及薄膜空分法等。在一般中小型用户(1000Nm3/h以下)中广泛使用分子筛空分法制取氮气。与深冷空分法相比,具有工艺流程简

4、单、占地小、投资省、操作简单,维护方便等优点，而且产品氮气纯度可按实际需要作任意调节,装置适应性好。分子筛空分法目前以碳分子筛(Cardon Molecular Sieves 简称CMS )空分法为主,CMS是德国亚琛B.F(Bergbau Forschung of Esen)矿业研究有限公司于70年代首先研制成功的新型高效吸附剂。CMS法分离氮气、氧气是通过一种新型气体吸附分离技术变压吸附(Pressure swing absorption 简称PSA)技术来实现的,这一技术起源于德国四十年代一项专利,成熟于七十年代美国的工业应用,主要用于氧氮分离、空气干燥,八十年代已有比较完整的数学模型来

5、描述,这项技术有如下优点:1.产品氮气纯度高。2.一般可在室温和不高的压力下工作,分子筛床再生时不用加热,节能经济。3.设备简单,操作.维护简便。4.连续循环操作,可完全实现自动化。二、主要特征与主要性能参数 我公司于八十年初期引进该项技术,经过多年的消化吸收与开发研制,逐步完善了制氮设备的设计和制造技术,大大提高了设备可操作性和可靠性,可向各类工业领域提供了各种型号的制氮设备,并形成了一系列鲜明的特征。1、主要特征(1)工艺流程简单、可靠 工艺流程揉和了美国KEMP流程与德国B.F流程的特长,删除了易出故障又不必要的部件,保留了对保证碳分子筛发挥性能及寿命的必要部件,使设备既能保证技术指标,

6、又符合我国国情,成本适中。(2)压力容器安全、可靠 所有压力容器均严格按照GB150设计、制造，经劳动局锅检所监检、验收合格,附全套产品质量证明书、监检证书、竣工图。(3)吸附塔设计合理 吸附塔根据气体动力曲线,设计有独特的分流装置,塔内部3/4处于层流状态,保证CMS发挥最大效能,上部的压紧装置,保证分子筛免受冲击,延长了使用寿命,检查口开闭容易,方便装料与检查,方便更换分子筛。(4)碳分子筛品质优良 选用德国B.F公司制氮专用碳分子筛(一级品),保证产N2效率和防冲击磨损性能。(5)自动化程度高,运行可靠 设备的控制部分由PC(Programmable Controller)可编程序控制器

7、实现,设有手动/自动档,在自动档时,按启动按钮设备即进入全自动运行状态,在手动档时,用钮子开关可逐一检查各电磁阀,气动阀的动作情况。PC机选用日本OMRON公司产品,适应性强,质量可靠。(6)快速开闭气动阀运行故障率低气动阀采用德国盖米公司最先进技术设计制造 ,故障率低,维护容易,使用寿命长，可达250万次以上。(7)先导电磁阀控制方式优良每个气动阀配置一个先导电磁阀控制开闭动作,先导电磁阀选用单向二位五通,控制可靠；电磁阀上设有手动钮,可以在不通电状态下,检查电磁阀和气动阀的运行状况。质量可靠。选用英国诺冠(Norgren Martonair)公司电磁阀。2、设备使用要求及主要性能指标参数（

8、1）设备主要性能指标参数a.氮气产量: 700Nm3/hb.氮气纯度: 97c.氮气压力: 0.6MPad.耗 电: 185kw三、工作原理及工艺流程1、工作原理 CMS制氮机主要是应用变压吸附原理进行氧气、 氮气分离。CMS是属于速度分离型的吸附剂,当吸附质的性质相差不大时,直径较小的气体分子扩散速度较快,较多地进入分子筛的固相,而直径较大的气体分子扩散速度较慢,较少地进入分子筛的固相,根据CMS的微孔结构特点,当空气进入CMS时,分子直径比氮气(3.0A)稍小的氧气(2.8A)以较快的速度扩散进入CMS的孔道,并优先被选择吸附,在吸附初始的短时间内, 氧气迅速富集于CMS颗粒内部,而氮气则

9、因未来得及被吸附,在气相中富集,将其收集于贮罐即可制得所需氮气。CMS具有加压对氧的吸附量增加,减压时对氧的吸附量减小的特性,因此PSA采用加压制氮,减压再生的制氮方式,为了连续不断地产气,采用A、B两个吸附塔轮流循环工作,流程由PC机进行程序自动控制。2、工艺流程 1.空压机提供压缩空气。2.压缩空气先进入空气缓冲罐进行稳压后,然后进入水冷却器、C级、T级、A级、H级四级过滤器和高效除油器过滤，成为洁净的压缩空气。3.洁净的压缩空气经气动阀进入A吸附塔,吸附塔内的碳分子筛吸附掉空气中的氧气,未被吸附的氮气大部分经气动阀进入氮气贮罐,小部分氮气经回吹阀进入B吸附塔,吹扫B塔内的碳分子筛，使其解

10、吸出的氧气，并经气动阀、消音器排空。约一分钟后,A塔吸附接近饱和时,各气动阀关闭,均压气动阀打开,A塔中的气体进入B塔,约1-2秒后,两塔压力相当,此时,A塔排气气动阀打开,塔内气体经消音器排空。B塔进气,产气阀打开,压缩空气进入B塔, 氧气被碳分子筛吸附,产出的氮气大部分进入氮气贮罐,小部分氮气回吹清扫A塔,使A塔中的碳分子筛解吸吸附的氧气,约一分钟后,两塔均压,切换,重复上述步骤,如此循环不断产出纯度合格的氮气。4.氮气在氮气储罐中稳压后，最终氮气的纯度合格后经调压阀、流量计送至工作面。5.从空气缓冲罐中接出小部分空气经气源二联件,调压过滤,穿过电磁阀进入气缸的A面缸体内。电磁阀接收PC机

11、根据程序自动运行输出的信号,电磁阀通电后,电磁阀内阀芯动作,切换A、B口与P口的接通状态,从而使气缸的B面缸体充入气体,打开气动阀，电磁阀断电后,气动阀关闭,恢复原状。四、安装、操作与维护1、安装设备运输至使用场所,就位时应注意设备四周至少留出1.0M的维护空间,工房高度不得低于5M,设备底板四周应压实地板,设备主体避免倾斜。(1)将设备放于通风良好的场所。(2)给电控柜接上电源(660V/1140V,50HZ),给空压机接上电源（660V/1140V,50HZ），检查无误后,电验证。(3)连接制氮主机与空气压缩机之间的压缩空气送管，连接氮气储罐与送气管道之间的软管。(4)打开阀Q1、Q2、Q

12、3，Q4关闭，电控柜电源开关闭合，打开手动档，逐一将拨动18电磁阀、气动阀是否正常工作。所有电磁阀、气动阀检查正常后,关闭手动档。(5)给A,B吸附塔充气并充满氮气贮罐,观察压力表P1,P2，P3,P4是否正常,检查设备管道连接处是否漏气。 2、操作(1)开机顺序a. 启动空压机；b. 将自动/手动开关按至自动档，待空气储罐压力充至0.7MPa时，按下启动按钮,设备开始自动运行。c. 打开阀门Q3，缓慢调节阀门Q4,使流量计指示在所需流量值上，待氮气纯度指标达到指标后，即向使用面送气。(2)关机顺序a.按下空压机停止按钮；b. 按下电控柜停止按钮，将自动/手动开关置手动档，通过旋转开关将A,B

13、吸附塔气体排空,排净后关闭；c. 关闭电控柜电源开关；d. 打开储罐及过滤器排污阀，气体排净后关闭。 (3)警 告 a.回吹球阀经调试人员设定好回吹量,操作人员不得再动。 b.阀Q4经技术人员定好流量后,操作人员一般不用再调。c.在初次送气时,阀Q4应全部关闭,打开Q3后，再缓慢调整Q4至所需流量,调整Q4的同时,应相应调整减压阀T,使两者同时达到压力与流量要求。d.测量气体流量通过在调速阀TS调定，样气流量为350+50毫升/分，一次调定后，不再调。（一般以脸颊感觉不到气流，嘴唇能感觉到气流为准）3、维护保养 (1)碳分子筛的维护a. 碳分子筛是制氮装置的核心,为防止污染而失效,必须严格按照

14、对压缩空气的含油量要求来维护空压机.一般配置最好选用无油空压机,如已有空压站,应配置除油过滤器,滤除油份至0.01PPM以下,并经常检查过滤器,定期清洗滤芯(约1000个小时),必要时应更换滤芯。b.正常操作条件下,碳分子筛可使用五年甚至更长时间,一般连续使用五年后,产氮气量、产氮气纯度未有明显下降时,仍可继续使用。如有明显下降时(油污染后不满五年也会发生此种情况),应全部更换分子筛,更换时应通知厂方专业调试人员在场指导更换。c.应定期检查吸附塔内的分子筛压紧装置,避免分子筛有下沉现象,若发现吸附塔的分子筛发生下沉，就打开该吸附塔的法兰盖（注：为防止可能出现的危险，开盖步骤按注意事项（1）进行

15、操作）重新填充分子筛至法兰面下方6080毫米高度处,然后盖上花板。填充分子筛时,禁止用硬物直接捣、扎分子筛,应用木槌震击筒壁,装填实在。d.正在运行过程中,如发现排气消声器,往外喷黑色粉尘时。说明分子筛已下降至弹簧作用范围外，不能压紧，产生移动冲击而产生黑尘,应及时填充分子筛压紧。e.分子筛的储存、运输及装卸均不会对人体有害,填充分子筛时可戴护目镜及用抽气扇,填充后应以肥皂洗净皮肤接触处。f.如订货时,订有备用分子筛,则分子筛应装于PE塑料桶内储存于干燥及封闭处,尽量避免昼夜温差过大。储存妥当的分子筛能保存两年以上性能不变。存放时间过长的分子筛在填入吸附塔前,应先烘干活化(烘干温度100120

16、,时间2小时)。(上述关于分子筛的要求,均以BF焦碳分子筛测试标准Rel:MC3814为依据)(2) 气动蝶阀的维护气动碟阀不能密封的时候，应更换密封垫。(3)电磁阀的维护保养a.电磁阀体进入异物后,易堵塞先导孔,应经常检查排气消音器(安装在集装板的O1,O2口)是否有异物,消音器如被油雾或粉尘堵塞,应拆开消音器,清洗异物和油污,使排气通畅。b.一般电磁阀出现故障时,整阀拆下修理,换上备用阀继续运行可不影响设备使用,更换电磁阀时应关闭球阀TQ。(4)PC的维护 电控柜平时不要经常打开,避免粉尘进入PC机内部影响正常运行。外部环境条件应满足PC机的环境要求,温度(055),相对湿度(3585),

17、避免温度变化急剧,造成结露,环境中应无腐蚀性,可燃性气体。另外PC机避免受到振动或传导冲击。PLC不能正常运行时,应及时通知厂方人员。(5)设备的维护a.设备连续运行时,经常检查电磁阀,气动阀的运行状态。在一定的流量下,纯度有明显的下降时,一般是电磁阀,气动阀出现故障,应停机检查,电磁阀有故障更换备用电磁阀；气动阀不能密封,更换橡胶密封件。b.设备长期搁置不用或间断使用时,应保证每月开机一次,每次四小时,保证分子筛始终处于活化干燥状态,每半个月手动运行气动阀若干次。因长期不用,维护不良造成设备不能正常运行时,应通知厂方调试人员来维修设备。(6)调压阀的维护调压阀不能调整压力,一般是管道中进入异

18、物,卸开阀门,清除异物可恢复正常,调压阀的膜片长期使用磨损后,应注意更换。(7)排水器的维护排水器中长时间使用后将累计一定量的固体颗粒或油水混合液，需进行拆卸、清洗。建议清洗周期三个月（视当地环境空气质量，适当调整）。(8)过滤器滤芯的维护清洗，洁净空气反吹。初级滤芯连续工作3000-6000小时后应更换。（视当地环境空气质量，适当调整）。滤芯严重损坏时，应更换。五、常见故障及排除方法故障现象故障原因排除方法1.整机不产气或产气量小1.1 气动蝶阀卡死,不动作1.2 电磁阀失灵1.3 电路断路1.4 PC机失灵1.5 调压阀损坏1.1 拆卸并更换密封垫1.2 检查线圈接线与阀体1.3 检查接线与PC机保险1.4 通知厂家处理1.5 拆卸修理2.氮气纯度低于97%2.1 连接管路接头松动； 有渗漏2.2 气动蝶阀或电磁阀失灵2.3 分子筛粉化失效2.1 用肥皂水检漏并排除 松动2.2 按1.1.1.2排除2.3 补充或更换分子筛 3.气动阀发生故障3.1 气动阀密封件损坏3.1 更换密封件4.电磁阀发生故障4.1 电线接触不良4.2 线圈损坏4.3 阀芯不动4.1 排除4.2 更换线圈4.3 拆除清洗六、气体流量修正说明参照流量计说明书,修正公式如下:Qsn = Qn(rnPsT)/(rsnPTs)0.5(1)式中Qsn 氮气在标准状态(0,101