PSA变压吸附制氮机的维护与保养分析

PSA变压吸附制氮机的维护与保养分析

邵明伟

中泰集团圣雄氯碱有限公司838100

摘要：近年来，PSA变压吸附式氮气发生器是一种新型气体分离技术，可根据客户要求调节和制备不同纯度的氮气，具有广阔的应用前景。但是，为了确保PSA氮气发生器产生合格的氮气，例行检查和定期维护和保养设备也很重要。基于此，本文首先对PSA制氮技术的工作原理以及工艺流程进行了简要概述，然后对PSA变压吸附制氮机的生产运行的基本概况进行了简要分析。最后，从空气压缩机、冷干机、活性炭吸附器、氧氮分离装置、气体检测仪和气体储罐六个方面详细阐述了PSA变压吸附式氮气发生器的日常维护和保养要点。期望通过本研究能为今后我国PSA变压吸附制氮机的日常应用维护与保养工作提供一定的理论和实践参考。

关键词：PSA；变压吸附；制氮机；维护；保养

0引言

PSA（变压吸附）氮气发生器设备又称碳分子筛变压吸附氮气发生器设备，是一种新型的气体分离技术。用分子筛分离气体混合物，以区分不同气体分子的“吸附”性能，然后通过PLC控制相应的气动阀开关。实现压力吸附和真空解吸的过程以获得所需纯度的氮。氮气的纯度和产量可根据客户的要求来调节的设备。为确保PSA氮气发生器产生合格的氮气，例行检查和定期维护和维护设备至关重要。只有当按照操作程序进行操作并且定期维护和维护相关部件时，设备才能正常工作。

1关于PSA制氮技术的原理简述

PSA制氮机是以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，采用变压吸附原理制成一种新型的高纯氮制氮技术。其核心是碳分子筛具有在加压时氧的吸附能力增加的特征，并且减压时氧的吸附量减少。利用这种变压吸附性能，可以实现氧和氮的分离。随着压力的变化，所需的氮气可以有效地与空气分离。通常只要把吸附时的空气压力控制在适宜的压力范围，就能得到较佳的吸附效果。

2关于PSA制氮工艺的氮气生产工艺简述

变压吸附氮气发生器由两个塔A和B组成，它们通过双吸附塔交替吸附。一塔和一塔的再生大大提高了天然气的生产效率，如图1所示。通过控制阀操作时间，可以获得一定浓度的氮。通常变压吸附制氮设备的氮气纯度受到吸附均压时间和产气量的影响，其中产气量与纯度成反比，产气量越大氮气的纯度越低。通常，吸附时间为55秒，压力均衡时间为6秒，氮气流速为7m3/h。

空气先经空气压缩机压缩到0.8MPa，再由空气储气罐对含有水分和油雾的空气进行初步除水除油，然后通过C级过滤器粗滤空气中的颗粒物和水，接着经冷干机冷却干燥到-5℃，最后，通过T级和A级过滤器精细过滤细颗粒，油和水。除尘后的清洁压缩空气通过左吸入阀进入A吸附塔，A塔的压力上升，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附。未吸附的氮气通过吸附床并通过左吸气阀和氮气发生阀流到氮储罐。左吸过程完成后，A吸附塔和B吸附塔通过上下压力均衡阀连接，使A和B吸附塔的压力达到平衡，这个过程称为均衡在压力均衡之后，压缩空气通过右吸入阀进入B吸附塔，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附。浓缩的氮气通过右吸气阀和氮气产生阀流到氮气储罐。

图1PSA变压吸附制氮机—氮气制备工艺流程图

3PSA变压吸附制氮机的生产运行基本情况分析

电控系统根据具体程序控制定时，交替进行压力吸附和减压再生，自动运行气体生产过程，氮气流量压力纯度可调，连续显示。制氮机操作人员巡检的时候，应该关注以下几个方面：①首先应该看氮气纯度和露点是否达到要求，然后再看是否可以正常吸附再生；②每次检查自动排水器，以免堵塞或损坏，并失去排水效果；③定期检查干燥机的散热片是否干净，以免因散热不良而影响干燥机的效果和寿命；④精密过滤器的定期维护主要基于过滤器的常规使用，过滤器可根据过滤器制造商推荐的定期维护方法和措施进行维护；⑤氧分析仪校准，每月检查一次，如果氧含量高于额定值，要考虑氧探头的使用寿命是否已经过期并及时更换氧气探头，建议更换时间为1年；⑥定期检查吸附塔的压力，消声器的排气状况，流量计内管的清洁度等，并及时处理问题，确保设备正常运行。

4PSA变压吸附制氮机的日常维护与保养探讨

4.1空气压缩机的维护与保养要点

空气压缩机为PSA变压吸附制氮装置提供所需的压缩空气，其流量、压力等要求根据PSA变压吸附制氮装置的用气量决定。PSA变压吸附装置的效率将主要由分子筛性能、工艺流程及吸附器结构决定。在实际使用空气压缩机时，他们的日常检查包括：运行温度（≤105℃）、工作压力（0.8-1.0MPa）、水压（0.3-0.6MPa）等，月度检查包括油位、管线连接处有无渗漏等，季度和年度保养包括进气过滤网清洁、空气过滤芯清洁、连接件检查等。

4.2冷干机的维护与保养要点

冷藏干燥机的日常检查包括：冷干机排出的冷凝水、三级过滤器排出的污水是否畅通，冷却剂压力（0.35-0.65MPa）、压缩空气压力（＜1.2MPa）是否正常；维护与保养是定期吹扫散热器（尤其春、夏季更要经常吹扫防止影响散热）、清洁排污口、定期（一般1年）更换过滤器；冷冻式干燥机选型、安装方法、安装位置及季节等因素，对其脱油、脱水均有一定的影响。

4.3活性炭吸附器的维护和维护点

吸附器内的活性炭、氧化铝活性与压缩机空气质量及冷干机的脱油、脱水好坏直接有关，一般根据设备的使用情况，每4年左右更换一次活性炭、氧化铝。

4.4氧氮分离装置的维护与保养要点

分子筛吸附塔—碳分子筛包括硬度，氮气产量，回收率，回填密度等使用中防止过热影响吸附效果、强烈气流冲击造成分子筛粉化等性能指标，是变压吸附氮气发生器的核心，要做好日常保养和维护工作。

4.5气体检测仪的维护与保养要点

氮气和氧气纯度分析仪要按照使用说明书每年返回生产厂家进行检测、标定仪器传感器探头，平时发现异常时进行核对，排查原因。

4.6气体储罐的维护与保养要点

作为产品的存储装置，每月进行一次自检，每年进行一次自检；3年进行一次技术监督探伤检查，6年后到达设计使用寿命，根据检验结果判定继续使用或报废。

5结语

本文首先对PSA制氮技术的工作原理及工艺流程进行了简要概述，然后对PSA变压吸附制氮机的生产运行的基本概况进行了简要分析。最后，从空气压缩机、冷干机、活性炭吸附器、氧氮分离装置、气体检测仪和气体储罐六个方面详细阐述了PSA变压吸附式氮气发生器的日常维护保养要点。通过本文的分析可知，PSA变压吸附制氮机的平稳工作是确保用户正常生产的重要保障，然而维护与保养工作是保证PSA制氮机正常工作的必要条件，只有按时对设备各个单元做好维护与保养工作，才能从制氮的全过程有效防止故障，切实延长制氮机的使用寿命。

参考文献：

[1]和亚鹏.PSA变压吸附制氮机的维护与保养[J].中国设备工程，2017（20）：178-179.

[2]孙移.PSA制氮机控制系统的设计与优化[J].机械设计与制造工程，2018（5）.

[3]王超.基于PLC的PSA制氮机控制系统设计[J].电子制作，2017（8）：10-11.

作者简介：邵明伟（1976.10.07）；性别：男，籍贯：辽宁省葫芦岛人，学历：中专，毕业于辽宁省锦西化工技术专业学校；现有职称：助理工程师；研究方向：化工机械。