一、系統(tǒng)組成及工作原理

本系統(tǒng)是由一個以空氣為原料，由空壓機、空氣緩沖罐、冷凍式干燥機、精密過濾器、變壓吸附制氮機、氮氣緩沖罐等設備組成的氮氣制造系統(tǒng)。

空氣壓縮機是制氮系統(tǒng)所需壓縮空氣的來源。由空氣壓縮機輸出的壓縮空氣先由冷凍式干燥機進行除油、除水處理，然后經(jīng)空氣緩沖罐緩沖后，由變壓吸附制氮機制取純度≥98%的氮氣。

二、500立方制氮機主要設備概述

 1、壓縮空氣系統(tǒng)

   空氣壓縮機提供變壓吸附制氮機組所需的壓縮空氣。工藝要求該系統(tǒng)提供穩(wěn)定的輸出壓力和足夠的氣量。本系統(tǒng)選用運轉(zhuǎn)可靠，維護簡單，低噪音，無基礎運轉(zhuǎn)的噴油螺桿式空壓機。

 2、冷凍式干燥機 

  為了達到氧、氮分離的目的，用于氣體分離工藝的空氣須經(jīng)壓縮和凈化。從空氣壓縮機出來的壓縮空氣經(jīng)粗過濾器過濾后，進入冷凍式干燥機，去除壓縮空氣中的水、油，使壓縮空氣達到含油<0.01ppm，顆粒<0.01um，常壓露點<-20℃。

3、500立方制氮機過濾器
   本系統(tǒng)選取的是*精密過濾器，分C/T/A/H四級。冷干機前級為一級C級除塵過濾器，過濾精度為3μ，含油量達到1ppm。冷干機的后級為精密過濾器組，精密過濾器組由三級過濾器組成。第二級為T級除油過濾器，過濾精度為1μ，含油量達到0.1ppm。第三級為*高效精密過濾器，過濾精度為0.1μ，含油量達到0.01ppm。第四級為H級超高效精密過濾器，過濾精度為0.01μ，含油量達到0.001ppm。這樣潔凈干燥的壓縮空氣便可進入后級制氮部分經(jīng)變壓吸附制氮機組制得純度≥99.5%的氮氣。

 4、空氣緩沖罐

   經(jīng)除油除水處理后的潔凈壓縮空氣進入空氣緩沖罐，緩沖罐的作用是壓縮空氣與變壓吸附制氮裝置之間的緩沖，一有利于系統(tǒng)工作的穩(wěn)定，二有利于減少壓縮空氣中的油霧。

 5、變壓吸附制氮機

   環(huán)境空氣經(jīng)壓縮凈化，除去油、水和灰塵后，進入由兩個裝填有碳分子篩（CMS）的吸附塔組成的變壓吸附裝置。壓縮空氣由下至上流經(jīng)吸附塔，其間氧分子在碳分子篩表面吸附，氮氣由吸附塔上端流出，進入一粗氮緩沖罐。經(jīng)一段時間后，吸附塔中碳分子篩被所吸附的氧飽和，需進行再生。再生是通過停止吸附步驟，降低吸附塔的壓力來實現(xiàn)的。兩個吸附塔交替進行吸附和再生，從而確保氮氣的連續(xù)輸出。因為吸附與解吸過程是通過壓力變化實現(xiàn)的，該工藝稱作變壓吸附（PSA）。

    該裝置使用兩個吸附塔以保證氮氣的連續(xù)供給。用特殊裝填方式向吸附塔裝填碳分子篩，以保證高的裝填堆密度。采用該方式裝填，在今后運行中無需在補充碳分子篩。倘若原料空氣滿足本公司PSA-N2裝置空氣供給系統(tǒng)的純度要求，碳分子篩的壽命約八年以上(進口篩)，這已被實際運行經(jīng)驗所證實。碳分子篩的質(zhì)量直接影響工藝流程中空氣的需求量，即所需能耗。

   升壓與降壓工藝由多個氣動控制閥門來實現(xiàn)。根據(jù)系統(tǒng)運行時間，每個閥門的開關次數(shù)約高達150萬次。本公司采用進口的優(yōu)質(zhì)閥門以保證閥門的使用壽命和低的維修率。
 
   為了獲得連續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)品氮氣，變壓吸附系統(tǒng)需配置一氮氣緩沖罐。氮氣流量通過流量表指示，純度通過氧分儀連續(xù)進行監(jiān)測。當純度達不到客戶的要求時，將自動放空，以防止不合格氣體進入客戶的生產(chǎn)線。工藝過程由程控器（PLC）連續(xù)控制調(diào)節(jié)。標準裝置中帶有報警指示、安全停車功能，并可按客戶特殊要求進行調(diào)整。

 全套系統(tǒng)簡單，運行可靠，無需操作人員。

 系統(tǒng)特點：

l 能耗低，比相同類型裝置電耗較低。

l 運行穩(wěn)定，十年運行期間，保證產(chǎn)品氮氣流量，純度穩(wěn)定不變。

l 設計的優(yōu)化組合，進吸附塔前的氣體溫度，質(zhì)量參數(shù)控制，穩(wěn)壓配置的緩沖罐，控制系統(tǒng)中的純度報警不合格N2的自動排空，系統(tǒng)超壓報警，閥門自動關閉系統(tǒng)。

l 吸附劑選用進口分子篩吸附劑，的裝填工具，運輸過程中的氮氣保壓，*壓緊裝置，具有碳分子篩缺量報警功能。

l 人機界面顯示運行參數(shù)（顯示整個流程和狀態(tài)、自動維護等）