PSA變壓吸附制氮機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng)分析

摘 要：為了保證PSA變壓吸附式制氮機(jī)的工作質(zhì)量，其日常維修工作需要重點(diǎn)關(guān)注。本文首先介紹了PSA變壓吸附制氮機(jī)的工作原理及工藝流程，并分別從分子篩泄漏、設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件開裂和產(chǎn)品氣純度不合格三個方面分析了PSA變壓吸附制氮機(jī)的故障原因，論述了PSA變壓吸附制氮機(jī)各個部件的維護(hù)措施，為保證制氮機(jī)的日常保養(yǎng)工作提供技術(shù)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：PSA變壓吸附;制氮機(jī);維護(hù)保養(yǎng)

引言

氮?dú)赓Y源在地球上屬于充足的自然資源，而且隨著科學(xué)技術(shù)的不斷前進(jìn)，化工業(yè)、電子制造、冶金行業(yè)、機(jī)械加工等多個行業(yè)都對氮提出了大量的需求，因此對空氣中氮的提取成為一個熱門的話題，但是氮?dú)鈱儆诙栊詺怏w，其理化性質(zhì)穩(wěn)定，很難從空氣中分離，而制氮機(jī)很好的解決了這一難題。在工業(yè)中對于氮?dú)獾男枨笸車?yán)格，作為保護(hù)氣的純度需要在99.99%以上，方能起到保護(hù)和密封的作用，因此制氮機(jī)的工作效率及氮?dú)饧兌戎苯佑绊懴嚓P(guān)行業(yè)的發(fā)展。但是制氮機(jī)由于長期作業(yè)時長發(fā)生故障，為避免意外事故的發(fā)生，需要對制氮機(jī)進(jìn)行日常的維護(hù)和保養(yǎng)工作，只有按照規(guī)定流程作業(yè)、定期進(jìn)行安檢，才能保證制氮機(jī)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

一、PSA變壓吸附制氮機(jī)的工作機(jī)理

PSA變壓吸附制氮系統(tǒng)是依憑變壓吸附法（Pressure Swing Adsorption，PSA）的氣體分離技術(shù)，以環(huán)境大氣為基礎(chǔ)原料，采用對空氣中氮和氧有選擇性吸附作用的固體吸附劑（碳分子篩）進(jìn)行分離的系統(tǒng)設(shè)備。其主要原理是利用氮分子和氧分子在碳篩里的擴(kuò)散率不同，使得氧分子保存在固相中，氮分子保留在氣相中。待碳篩達(dá)到系統(tǒng)平衡，改變壓力可降低碳篩對氧分子的吸附能力，這個過程為再生以便進(jìn)行下一次的分離。一般以兩塔并聯(lián)，交替加壓吸附和降壓再生的方式進(jìn)行氮?dú)夥蛛x和提取。

PSA制氮的工藝流程：空氣首先經(jīng)過過濾后進(jìn)入壓縮機(jī)，再經(jīng)過一系列工序成為可以脫離的穩(wěn)定氣體。在氣體壓力大于0.6MPa時啟動制氮機(jī)，使穩(wěn)定氣體進(jìn)入A吸附塔利用碳篩對除氮?dú)庖酝獾臍怏w進(jìn)行吸附，氮?dú)獗４嬖诘獨(dú)鈨拗校薃塔吸附制氮過程持續(xù)40～120s。

然后使A、B吸附塔達(dá)到均壓，再利用B吸附塔進(jìn)行制氮，與此同時，A吸附塔進(jìn)行降壓放空，稱之為解析。如此循環(huán)始終保持一塔吸附一塔解吸同時進(jìn)行，完成氮?dú)夥蛛x，最終可以獲得純度為95%～99.9%的合格氮?dú)猓诖诉^程中需要合理有效的控制各個區(qū)域以達(dá)到最好的分離效果。

二、PSA變壓吸附制氮機(jī)故障分析

PSA制氮機(jī)作為工程系統(tǒng)中重要設(shè)備，為避免在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生分子篩泄露、濾網(wǎng)破損及結(jié)構(gòu)件焊縫開裂等現(xiàn)象，需要對PSA制氮機(jī)運(yùn)行故障進(jìn)行分析[3]。

三、PSA變壓吸附制氮機(jī)的日常修護(hù)

（一）空氣壓縮機(jī)

空氣壓縮機(jī)主要為PSA制氮機(jī)提供壓縮空氣，其控制參數(shù)依照實(shí)際工況需求而定。通常情況下出氣量應(yīng)該不小于16.5m3/min;出氣壓力值應(yīng)該維持在0.8MPa到0.98MPa左右;含油量不大于3ppm;溫度應(yīng)低于45℃。因此在日程檢修過程中，要檢查空氣壓縮機(jī)的各個指標(biāo)是否符合標(biāo)準(zhǔn)，定時進(jìn)行月度檢查和季度保養(yǎng)，嚴(yán)格執(zhí)行《維護(hù)手冊》。對空氣壓縮機(jī)性能影響最大的因素為溫度，而日常的季節(jié)氣候、空氣濕度及自來水的質(zhì)量都會對溫度造成影響。尤其對于冷卻水的二次利用，既要保證水質(zhì)的純度，又要考慮經(jīng)濟(jì)效益，因此選擇合適的空氣壓縮機(jī)對PSA制氮機(jī)正常運(yùn)作的保障。

（二）冷干機(jī)

冷干機(jī)的日常檢修主要包括冷凝水及廢水的排除是否發(fā)生堵塞、系統(tǒng)壓力是否正常。因?yàn)樯崞鏖L期工作會積攢大量的灰塵，需要及時進(jìn)行吹掃保證散熱器能夠正常散熱。同時冷干機(jī)的過濾器要定期進(jìn)行更換，保證過濾質(zhì)量。

（三）活性炭吸附器

活性炭吸附器的主要功能為對空氣進(jìn)行過濾、吸附，因此活性炭和氧化鋁活性劑的優(yōu)良影響制氮效果，又因?yàn)槠滟|(zhì)量受到空氣壓縮機(jī)和冷干機(jī)的影響，通常工作環(huán)境下，活性炭和氧化鋁的更換頻率為3至5年更換一次。

（四）氧氮分離裝置-分子篩吸附塔

碳分子篩是PSA制氮機(jī)中最重要的部件，其硬度、產(chǎn)氮?dú)饬俊⒒厥章实榷贾苯佑绊懼频剩瑢ζ溆绊懙淖畲笠驗(yàn)闉闇囟龋^高的溫度會影響碳分子篩的吸附能力，因此需要定期進(jìn)行檢查及更換。

（五）氣體檢測器及氣體儲罐

氣體檢測器是用來檢測各個部件區(qū)域的氣體含量，同時也是PSA制氮機(jī)安全性能的保障，因此氣體檢測器的檢修需要格外關(guān)乎，每年都需要進(jìn)行返廠檢測，對氣體檢測器的靈敏度和傳感器等進(jìn)行嚴(yán)格校正。同樣氣體儲罐也需要進(jìn)行定期檢查，每月自查每年自檢，使用期限要嚴(yán)格控制在使用壽命內(nèi)。

四、結(jié)論

PSA制氮機(jī)為多種行業(yè)提供氮?dú)赓Y源，其日常的維護(hù)和保養(yǎng)保證了氮?dú)獾漠a(chǎn)出效率，因此了解PSA制氮機(jī)的制氮原理，分析制氮機(jī)故障的產(chǎn)生原因，并針對制氮機(jī)各個部件的檢測和維護(hù)進(jìn)行詳細(xì)系統(tǒng)的分析，為制氮機(jī)的正常運(yùn)作提供保障，延長其使用壽命，避免意外事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

[1] 孫移.PSA制氮機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化[J].機(jī)械設(shè)計與制造工程，2018， 414（05）：73-76.

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[3] 朱自洲，喻純鋼.褐煤提質(zhì)裝置中PSA制氮機(jī)運(yùn)行故障分析及處理[J].現(xiàn)代化工，2016（1）：143-146.

作者簡介：

王洪寶（1987-）;性別：男，民族：漢語 籍貫：黑龍江省綏化市人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于沈陽工業(yè)大學(xué);現(xiàn)有職稱：中級工程師;研究方向：給排水，采暖通風(fēng)。