重庆长风化工厂150Nm3制氮装置全包技术协议.docVIP

附件一 技术方案 变压吸附（PSA）技术介绍 变压吸附 (Pressure Swing Adsorption简称PSA)是一种新型气体吸附分离技术，它有如下优点： ⑴产品纯度高，⑵可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济，⑶设备简单，操作、维护简便，⑷连续循环操作，可完全达到自动化。 1960年SKarstrom提出PSA专利，他以5A沸石分子筛吸附剂，用一个两床PSA装置，从空气中分离出富氧，该过程经过改进，于60年代投入工业生产。70年代变压吸附技术的工业应用取得了突破性进展，氧氮分离的技术进展是把新型吸附剂－碳分子筛与变压吸附结合起来，将空气中的O2和N2加以分离，从而获得氮气。国内从80 年代开始变压吸附空分制氮技术和设备的研制和开发，是其中之一，通过二十年来的发展，有了其独到的技术，并建立了完善的质保体系。 碳分子筛是一种以煤粉为原料，经特殊加工而成的墨色颗粒。其表面布满了无数的微孔。其分离空气的原理取决于空气中氧和氮在碳分子筛微孔中的不同扩散速度，氧扩散到分子筛微孔中速度比氮扩散速度快得多，使氧分子吸附于碳分子筛的固相，而氮分子则在气相中得到富集，同时，碳分子筛吸附氧的容量，因其压力升高而增大，因其压力下降而下降减少。这样，碳分子筛在加压时吸附，减压解吸出氧的成份，形成循环操作，达到分离空气的目的。简称PSA制氮。 1.1、变压吸附的原理 在吸附平衡情况下，经选择的吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸附量越大。反之，压力越低，则吸附量越小。如下图所示： 1.2、变压吸附技术的应用模型 如下图所示，变压吸附技术的最简单应用单元是由一只吸附塔、吸附剂、进气管路和阀门、出气管路和阀门组成。当带压的混和气体从进气端进入，流经吸附塔内的吸附剂时，混和气体中的某一（或某些）组分被吸附剂吸附，而未被吸附的气体组分则被富集起来，由出气端流出（如图A）；当吸附饱和后，关闭进气阀和出气阀，打开排气阀，就可以对吸附剂进行解吸（再生），解吸（再生）完全后用于下一个吸附周期（如图B）。 出气端 排气口 进气端 （图A） （图B） 2、变压吸附空分制氮的机理 一般地，变压吸附制氮设备都采用碳分子筛（MSC）为吸附剂。碳分子筛变压吸附空分制氮主要是基于压缩空气中氮、氧两种气体分子，在碳分子筛表面微孔的扩散速率不同。 较小直径的气体分子（如O2）扩散较快，较多的进入分子筛固相(微孔)，较大直径的气体分子（如N2）扩散较慢，进入分子筛固相（微孔）也较少，这样，在气相中就得到氮的富集成份。 注：氧的临界直径为2.8A，氮的临界直径为3A（1A=10-10cm） 2.1、MSC（Molecular Sieves Carbon,简称MSC）简述 碳分子筛是以碳为原料，添加少量的金属成份，表面充满微孔的黑色晶体。现制氮MSC的主要生产国有德国，日本和中国，日本的技术水平处于领先地位，由其在制取高纯氮气方面，更是具有明显的优势。 3、常规的碳分子筛PSA空分制氮设备及其系统 3.1、系统流程 变压吸附空分制氮设备是一种应用变压吸附原理和技术制取用户所需氮气的设备，一个完整的变压吸附碳分子筛制氮系统应包括： 压缩空气供给系统 压缩空气净化组件 PSA空分制氮装置； 氮气检测装置。 3.1.1、系统流程框图 产品氮气 3.1.2、PSA制氮设备工艺流程图 压缩空气 常规的PSA空分制氮工艺流程 3.2、系统各部份描述 3.2.1、压缩空气供给系统 3.2.1.1、空气压缩机 提供满足流量和压力要求的压缩空气 3.2.1.2、空气干燥和过滤 空压机提供的压缩空气需经冷冻干燥机除水、过滤器除尘、除油，并由在紧随其后的超精过滤器进行深度净化，以满足碳分子筛无油无水的要求。经净化处理后的部分洁净空气用于制氮设备所需的仪表风。 3.2.1.3、空气缓冲罐 3.2.2、PSA氧氮分离系统 常规的PSA氧氮分离系统都为二塔结构。主要由吸附塔、控制系统和氮气缓冲罐组成。 3.2.2.1、吸附塔（吸附器） 装有专用碳分子筛的吸附塔共有A、B二只。当洁净的压缩空气进入A塔入口端经碳分子筛向出口端流动时，O2、CO2和H2O被吸附,产品氮气由吸附塔出口流出。 经一段时间后，A塔内的碳分子筛吸附饱和。这时，A塔自动停止吸附，压缩空气流入B塔进行吸氧产氮，并对A塔分子筛进行再生。 分子筛的再生是通过将吸附塔迅速下降至常压脱除已吸附的O2、CO2、H2O来实现。两塔交替进行吸附和再生，完成氧氮分离，连续输出氮气。 在一只塔