PSA氣體分離技術

PSA氣體分離技術，自20世紀60年代末70年代初在國外已經得到迅速的發展，21世紀初伴隨著中國經濟的發展特別是煤礦業的迅猛增長，中國PSA制氮行業日漸成熟。

PSA制氮成套設備其原理是利用分子篩對不同氣體分子“吸附”性能的差異而將氣體混合物分開，它是以空氣為原料，利用一種高效能、高選擇的固體吸附劑對氮和氧的選擇性吸附的性能把空氣中的氮和氧分離出來。

每個子系統都有她的——奧秘！

空氣壓縮機：

   提供原料氣的主要設備，經過空氣壓縮后，空氣達到一定的壓力，此壓力將決定成套設備氮氣出口的壓力，同時，此壓力也將決定使用何種分子篩更經濟。

按所需氮氣的壓力增加0.2MPa選擇空壓機排氣壓力；

   壓力不同碳分子篩的填充量、產氮率、回收率不同，常用壓力為：0.8~1.0MPa；

   由于部分客戶需高壓氮氣，故在選擇空壓機時選擇壓力稍高的，從而減少增壓機能耗及費用，但碳分子篩的承壓能力有限，盡量避免使用中壓設備；

空氣儲氣罐組件

   其作用是保證系統的平穩用氣，降低氣流脈動，起緩沖作用，從而減小系統壓力波動，使壓縮空氣平穩地通過壓縮空氣凈化系統，減輕后續PSA系統的負荷。同時，在PSA系統進行周期工作切換時，為PSA系統提供短時間內迅速升壓所需的大量壓縮空氣，從而使吸附塔內的吸附壓力瞬間上升到工作壓力，保證設備穩定運行。

   儲氣量一般選擇空壓機流量的10~15%；

   儲氣罐盡量標配各附件，特別是安全閥；

空氣凈化裝置：

   壓縮空氣首先通入壓縮空氣凈化組件除水、除油、除塵后進入空氣凈化組件系統，其由高效過濾器、精過濾器、超精過濾器、干燥機、催化劑除油器等組成。

   凈化設備系統前端的過濾器承擔了大顆粒的油、水、塵，為保障凈化設備的長期穩定運行，建議使用多類型、多組合過濾裝置，例如：油（汽）水過濾器，初級過濾、精密過濾、超精密過濾器等；

   凈化設備主要除水，不同的凈化設備除水能力不同，現階段通行使用冷凍式干燥器，但一些特殊要求時部分需選用吸附式干燥器，在選用吸附式干燥器時需考慮吸附式干燥器對空氣壓縮機的能耗損失，需提高空氣壓縮機的流量，具體使用冷凍式還是吸附式。

   凈化設備后端的活性炭罐是必不可少的組件，此組件是為更好除油保障碳分子篩避免出現“中毒”現象，記得定時檢查更換活性炭。

   為保障成套設備長期運行穩定，建議使用吸附式干燥設備，在選用吸附式干燥設備時必須配備后置除塵過濾器。

PSA氧氮分離系統 ：

   PSA氧氮分離系統是成套設備的核心系統，由兩只吸附塔、壓縮裝置、程控閥、等部件組成，設備需采用高品質的進口閥組及按需使用的碳分子篩，為整套裝置提供了可靠的運行性能及穩定氮氣產量。

   行業內多見的是8閥、9閥、11閥的設計，各類設計方案皆為更好控制產氮率和回收率，都源于對碳分子篩的性能了解和設備穩定運行的需要。

   由于碳分子篩在壓緊狀態產氮率高的特性，設備在生產中填裝方式、設備組件中的壓緊裝置及自動填補裝置是對生產企業設計及制造能力的考驗。

閥組、碳分子篩的說明。

氮氣緩沖罐：

   氮氣緩沖罐主要是由緩沖罐、后端粉塵過濾器、流量計、純度儀、調壓閥、節流閥等組成，為用戶現場提供穩定的氮氣源。

氮氣儲罐=空氣儲罐，按空氣儲罐要求配置；

后端測量儀表的準確是用戶使用氮氣的唯一依靠。

結  語

   簡單對PSA成套設備組成有了一定的認識和理解，如何選擇成套設備可查閱《PSA制氮設備選擇——四要素》，但對于不同的環境工況以及不同的工藝使用條件，設備在配置會有一定的選擇性，例如：純化裝置、增壓系統等。