制氮机的工艺流程

氮气的最大来源、最低成本是空气，空气中的主要成分是氧气和氮气。它们各占约22％与78％。当然还有二氧化碳、水蒸汽及少量的惰性气体。因此，制氮机实质就是“空分”设备，只要把氧气与氮气分开则可。

制氮机应根据其氮气的纯度高低去选择，如纯度要求不高可选用分子筛制氮机，如纯度要求高，则选用冷冻法制氧机。

冷冻法制氮机是利用氧气和氮气的沸点不同（氧气沸点为-183℃，氮气沸点为-196℃），首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质)，然后进行压缩、冷却，使之成为液态空气。然后，利用氧和氮的沸点的不同，在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝，将氧气和氮气分离开来，得到纯氧(可以达到99．6％的纯度)和纯氮(可以达到99．9％的纯度)。如果增加一些附加装置，还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体。由空气分离装置产出的氧气，经过压缩机的压缩，最后将压缩氮气装入高压钢瓶贮存。使用这种方法生产氮气，虽然需要大型的成套设备和严格的安全 *** 作技术，但是产量高，每小时可以产出数干、万立方米的氧气，与氮气，而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气，所以从1903年研制出第一台深冷空分制氮(氧)机以来，这种制氧方法一直得到最广泛的应用。

分子筛制氧法（吸附法）：氧气进入吸附器内，当吸附器内氧气达到一定量（压力达到一定程度）时，即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间，分子筛吸附的氮逐渐增多，吸附能力减弱，产出的氧气纯度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮，然后重复上述过程。这种制取氧的方法亦称吸附法。最近，利用吸附法制氧的小型制氧机已经开发出来，便于家庭使用，当然这也是制氮设备。

它是利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来。首先，用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛进入抽成真空的吸附器中，空气中的氮分子即被分子筛所吸空分制氧系统包括空压机系统、空冷系统、水冷系统、分子筛纯化系统、增压膨胀机系统、精馏塔系统、加压气化系统、氧气系统、氧压机系统、调压站系统空分制氧系统中精馏塔分离氮气与氧气的原理简介：精馏塔是一种采用精馏的方法，使各组份分离。从而得到高纯度组份的设备。

空气被冷却至接近液化温度后送入精馏塔的下塔，空气自下向上与温度较低的回流液体

充分接触进行传热，使部分空气冷凝为液体。由于氧是难挥发组份，氮是易挥发组份，在冷凝过程中，氧比氮较多的冷凝下来，使气体中氮的纯度提高。同时，气体冷凝时要放出冷凝潜热，使回流液体一部分汽化。由于氮是易挥发组份。因此，氮比氧较多的蒸发出来，使液体中氧纯度提高。就这样，气体由下向上与每一块塔板上的回流液体进行传热传质，而每经过一块塔板，气相中的氮纯度就提高一次，当气体到达下塔顶部时，绝大部分氧已被冷凝到液体中，使气相中的氮纯度达到99.999％。一部分氮气进入冷凝蒸发器中，冷凝成液氮．作为下塔回流液。同时上塔底部的液氧汽化，作为上塔的上升气体，参与上塔的精馏。

用螺杆空气压缩机将空气压缩后，通过PSA制氮机制得99.5%的氮气，供甲醇储罐使用。

二、工艺流程及设备一览表

1.工艺流程简述

将空气通过螺杆空压机加压,达到工艺指标所规定的压力后, 通过PSA制氮机制得99.5%的氮气,送入氮气储罐，氮气经指挥器 *** 作型自力式调压阀减压后输入甲醇储罐，起氮封作用。

2．设备一览表(见表1)

表1 设备一览表

序号 1 2 3 4

三、岗位工艺指标

1．空压机排气量 5.9m3/min 2．空压机卸载压力 0.85MPa 3．空压机加载压力 0.7MPa 4．空压机油气温度 75℃-95℃ 5．机身油池内润滑油液位 1/2

名称 螺杆空压机 附电机 空气储罐 PSA制氮机 氮气贮罐 型号 ERC-50SW ZR-100 规格 5.9m3/min 37kW 4.4m3 100m3/h 93m3 数量 1 1 1 1 1 备注 6．制氮机进气压力 0.7 MPa -0.84MPa 7．出口氮气纯度 ≥99.5%

8．自力式调压阀阀前压力 0.4 MPa -0.6 MPa 9．自力式调压阀减压后压力 80mmH20

四、螺杆空压机开停车 *** 作 一）开车前的检查：

1. 检查油位是否在上油位线与下油位线之间，不足时应及时补充。禁止混用不同牌号的润滑油，补充润滑油时应确定系统内已经没有压力。

2. 接上电源线及接地线，测试主电压是否正确，三相电源是否无误。 3. 检查冷却系统正常。 二）开车步骤：

1．打开空压机冷却水出口阀、进水阀、出气阀。

2. 检查急停按钮复位正常后按下“START（I）”按钮,空压机按自动运行程序运行。

3．检查卸载压力和加载压力是否与设定值一致，若不一致，应联系重新设定。

4. 观察仪表及指示灯是否正常，若有异常声音、振动、漏油，立即按“紧急停止”按钮停车检查。

5. 排气温度保持在75℃-95℃之间。 三）停车步骤：

1. 按下“STOP（O）”按钮，10-15秒后计时继电器动作，电机才会停转，这是为了避免空压机在重负荷状况下直接停机。

2．待机组完全停机后按下急停按钮， *** 作屏关闭，电源指示灯熄灭。

五、制氮机开停车步骤 一）开机步骤：

1．打开电控箱上电源开关，电源指示灯亮。

2．排尽空气储罐内积水，检查空气储罐压力达0.8 MPa左右，打开冷干机电源，冷干机运行，开冷干机进、出气阀。

3．检查冷干机出气管道有凉的感觉，冷干机工作正常。 4．按制氮机“启动”按钮，系统开始按程序运行。

5．适量打开放空阀，不合格氮气放空，时间大约15-20分钟。 6．当氮气纯度达到99.5%时，打开氮气出口阀，利用出口阀调节氮气纯度，如果纯度降低，适当关小出口阀。 二）停机步骤：

1．按停止键，制氮机即停止运行。 2．关闭氮气出口阀。

3．关闭冷干机电源按钮，冷干机停止运行。 4．关掉电控箱上电源开关，切断电源。 六、注意事项

1.正常保持机身油池内的润滑油位在机身的1/2--2/3处，在长时间运转中若看不见油位，且油位太低指示灯亮时，应立即停机，停机十分钟后观察油位，若不足时待系统内部无压力时再补充润滑油。

制氮机是根据变压吸附原理，采用高品质的碳分子筛作为吸附剂，在一定的压力下，从空气中制取氮气。经过纯化干燥的压缩空气，在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。由于空气动力学效应，氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮，氧被碳分子筛优先吸附，氮在气相中被富集起来，形成成品氮气。然后经减压至常压，吸附剂脱附所吸附的氧气等杂质，实现再生。一般在系统中设置两个吸附塔，一塔吸附产氮，另一塔脱附再生，通过PLC程序控制器控制气动阀的启闭，使两塔交替循环，以实现连续生产高品质氮气之目的。整套系统由以下部件组成：压缩空气净化组件、空气储罐、氧氮分离装置、氮气缓冲罐。

1、压缩空气净化组件

空气压缩机提供的压缩空气首先通入压缩空气净化组件中，压缩空气先由管道过滤器除去大部分的油、水、尘，再经冷冻干燥机进一步除水、精过滤器除油、除尘，并由在紧随其后的超精过滤器进行深度净化。根据系统工况，特别设计了一套压缩空气除油器，用来防止可能出现的微量油渗透，为碳分子筛提供充分保护。设计严谨的空气净化组件确保了碳分子筛的使用寿命。经本组件处理后的洁净空气可用于仪表空气。

2、空气储罐

空气储罐的作用是：降低气流脉动，起缓冲作用；从而减小系统压力波动，使压缩空气平稳地通过压缩空气净化组件，以便充分除去油水杂质，减轻后续PSA氧氮分离装置的负荷。同时，在吸附塔进行工作切换时，它也为PSA氧氮分离装置提供短时间内迅速升压所需的大量压缩空气，使吸附塔内压力很快上升到工作压力，保证了设备可靠稳定的运行。

3、氧氮分离装置

装有专用碳分子筛的吸附塔共有A、B两只。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被其吸附，产品氮气由吸附塔出口端流出。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，对并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和H2O来实现的。两塔交替进行吸附和再生，完成氧氮分离，连续输出氮气。上述过程均由可编程序控制器（PLC）来控制。当出气端氮气纯度大小设定值时，PLC程序作用，自动放空阀门打开，将不合格氮气自动放空，确保不合格氮气不流向用气点。气体放空时利用消声使噪声小于75dBA。

4、氮气缓冲罐

氮气缓冲罐用于均衡从氮氧分离系统分离出来的氮气的压力和纯度，保证连续供给氮气稳定。同时，在吸附塔进行工作切换后，它将本身的部分气体回充吸附塔，一方面帮助吸附塔升压，另外也起到保护床层的作用，在设备工作过程中起到极重要的工艺辅助作用。