深冷制氮装置的自动控制系统

❶ 氮气发生器的制氮机系统原理

氧、氮两种气体分子在分子筛表面上的扩散速率不同，直径较小的气体分子（O2）扩散速率较快，较多的进入碳分子筛微孔，直径较大的气体分子（N2）扩散速率较慢，进入碳分子筛微孔较少。利用碳分子筛对氮和氧的这种选择吸附性差异，导致短时间内氧在吸附相富集，氮在气体相富集，如此氧氮分离，在PSA条件下得到气相富集物氮气。
碳分子筛对氧和氮在不同压力下某一时间内吸附量的变化差异曲线：
一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程为再生。根据再生压力的不同，可分为真空再生和常压再生。常压再生利于分子筛的彻底再生，易于获得高纯度气体。 变压吸附制氮机（简称PSA制氮机）是按变压吸附技术设计、制造的氮气发生设备。通常使用两吸附塔并联，由全自动控制系统按特定可编程序严格控制时序，交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。 碳分子筛（CMS）的动态吸附量和分离系数的性能优劣决定了制氮机的好坏。

❷ 深冷制氮的原理

深冷制氮法：深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，前者的沸点为-183℃，后者的为-196℃)，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气。

❸ 制氮机工作原理结构图

制氮机工作原理结构图如下：

制氮机采用常温下变压吸附原理（PSA）分离空气制取高纯度的氮气。通常使用两吸附塔并联，由进口PLC控制进口气动阀自动运行，交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。

分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。

因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。

(3)深冷制氮装置的自动控制系统扩展阅读

深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮，满足需要液氮的工艺要求，并且可在液氮贮槽内贮存，当出现氮气间断负荷或空分设备小修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道满足工艺装置对氮气的需求。

深冷制氮的运转周期（指两次大加温之间的间隔期）一般为1年以上，因此，深冷制氮一般不考虑备用。而变压吸附制氮只能生产氮气，无备用手段，单套设备不能保证连续长周期运行。

膜空分制氮，空气经压缩机压缩过滤后进入高分子膜过滤器，由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率不同。根据这一特性，可将各种气体分为“快气”和“慢气”。

当混合气体在膜两侧压力差的作用下，渗透速率相对快的气体，如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则被滞留在膜的侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。

❹ 制氮机 工作原理

以空气为原料，l利用物理的方法,将其中的氧和氮分离而获得。
工业中有三种，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。
A深冷空分制氮
深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近几十年的历史。它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，前者的沸点为-183℃，后者的为-196℃)，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢(12～24h），安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm3／h以下的设备，相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20％～50％。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮，而中、小规模制氮就显得不经济。
B分子筛空分制氮
以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，故在1000Nm3／h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法。
C膜空分制氮
以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。和其它制氮设备相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快(≤3分钟)、增容方便等优点，它特别适宜于氮气纯度≤98％的中、小型氮气用户，有最佳功能价格比。而氮气纯度在98%以上时，它与相同规格的PSA制氮机相比价格要高出15%以上

❺ 液氮深冷处理箱的结构原理

液氮深冷处理箱的结构原理:
在工作及结构原理上，液氮深冷处理箱不同于传统的液氮浸泡，液氮浸泡是直接将工件放进液氮中浸泡，这种不容易掌握温度且容易对人体造成伤害，而液氮深冷处理设备箱以液氮作为冷源。液氮存放在低温液体贮罐内，使用时先关闭贮罐的放空阀，再打开增压阀，因部分液氮气化使贮罐内部压力升高，此时找开液氮的出口阀，液即从贮罐内压出，经气动薄膜调节阀进入深冷柜。
液氮进入深冷柜后，经喷管喷出，由于箱体温度高于液氮温度，所以它很快气化，?且体积膨胀、使气温下降，轴流风机将低温氮气吹入工作室，使工件冷却。
在液氮深冷处理设备的操作方面，济南超能加入了PCL触摸屏控制，智能化一键操作，省时省力。

❻ 整套变压吸附制氮机装置的主要系统有哪几个各系统的功能是什么

整套变压吸附制氮机

变压吸附技术（简称PSA技术）是一种先进的气体分离技术，以吸附剂（多孔固体物质）内部表面对气体分子的物理吸附为基础，利用吸附剂在一定压力下对不同气体的吸附量不同的特性来实现气体的分离。碳分子筛是实现氧氮分离，从空气中提取氮气的吸附剂，在吸附压力相同时，碳分子筛对氧的吸附量大大高于对氮的吸附量。PSA制氮，也称碳分子筛空分制氮，正是利用这一原理，以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附，实现空气中的氮和氧分离，生产出氮气。

整套变压吸附制氮机装置有：
空压机--空气净化系统--空气缓冲系统--氧氮分离系统--氮气缓冲平衡系统

1、压缩空气净化系统：除去压缩空气中的尘埃、水和油、由三级过滤器、冷冻干燥机、高效除油器等组成。
2、空气缓冲系统：保证氧氮分离系统用气平稳，由空气储罐、阀门等组成。
3、氧氮分离系统：制氮设备的核心，通过变压吸附技术实现氧氮分离，达到生产氮气的目的，由两个装满碳分子筛的吸附塔和自动控制阀门组成。
4、氮气缓冲系统：储存氮气，保证平稳，连续供给氮气，由氮气缓冲罐、阀门等组成。
5、电气控制系统：设备的控制枢纽，主要由PLC、电路系统、仪表、阀门组成。

❼ 冷库制冷系统是怎样实现自动控制的

冷库制冷系统的自动控制是由控制对象和控制器件组成的闭合系统。通过一定的线路和众多的控制元件来实现的。现以一个简单的冷库制冷装置自动控制系统对冷库的自动控制原理进行说明。

如图5-4所示是两间冷藏库，由一台压缩机集中供冷。为了实现装置的自动运行调节，在系统中增设了油压继电器、高低压压力继电器、水量调节阀、电磁阀、热力节流阀，温度控制器、单向止回阀和蒸发压力调节阀等部件。各器件的基本功能如下：

水量调节阀、电磁阀和节流阀主要是用来控制制冷系统中制冷剂的流量和冷却系统中冷却水的流量。

油压继电器、高低压力继电器和蒸发压力调节阀主要用来控制制冷系统的工作压力，保证整个制冷装置正常启动、安全运行和自动停机。

温度控制器主要用来控制制冷系统的工作温度及冷藏库的库温，以控制制冷系统的正常运行。

❽ 工业如何制作氮气

工业制氮是利用各空气的沸点不同使用液态空气分离法，将氧气和氮气分离。

氮气在大气中含量虽多于氧气，但是由于它的性质不活泼，所以人们是在认识氧气之后才认识氮气的。不过它的发现却早于氧气。1755年英国化学家布拉克发现碳酸气之后不久，发现木炭在玻璃罩内燃烧后所生成的碳酸气，即使用苛性钾溶液吸收后仍然有较大量的空气剩下来。

后来他的学生D·卢瑟福继续用动物做实验，把老鼠放进封闭的玻璃罩里直至其死后，发现玻璃罩中空气体积减少1/10；若将剩余的气体再用苛性钾溶液吸收，则会继续减少1/11的体积。

(8)深冷制氮装置的自动控制系统扩展阅读

工业制作氮气的注意事项：

1、采用钢瓶运输时必须戴好钢瓶上的安全帽。

2、钢瓶平放，并应将瓶口朝同一方向，不可交叉。

3、高度不得超过车辆的防护栏板，并用三角木垫卡牢，防止滚动。

4、严禁与易燃物或可燃物等混装混运。

5、密闭操作，提供良好的自然通风条件。

6、操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。

7、防止气体泄漏到工作场所空气中。

8、搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。

9、配备泄漏应急处理设备。

❾ 空分深冷制氮

你说的是液位波动吗？下塔到上塔的液空阀门一般是根据下塔液位自动调节的，自动阀设定值是否有变化？如果是自动调节阀并且设定值没变化，加上你说的夜晚会出现，有可能是阀门的仪表风管出了问题，夜晚温度低，仪表风露点不够容易引起仪表风管结冰堵塞，造成阀门动作卡涩，进而使液位调节跟不上。阀门定位器也需要查一下。
你提供的信息过少，无法给你提供更多的分析。

❿ PSA制氮机的比较

随着工业的迅速发展，氮气在化工、电子、冶金、食品、机械等领域获得了广泛的应用，我国对氮气的需求量每年以大于8%的速度增加。 氮气的化学性质不活泼，在寻常的状态下表现为很大的惰性，不易与其他物质发生化学反应。因此，氮气在冶金工业、电子工业、化工工业中广泛的用来作为保护气和密封气，一般保护气的纯度要求为99.99%，有的要求99.998%以上的高纯氮。液氮是一个较方便的冷源，在食品工业、医疗事业以及畜牧业的精液贮藏等方面得到越来越普遍的应用。在化肥工业生产合成氨时，合成氨的原料气—氢、氮混合气若用纯液氮洗涤精制，可使惰**气体的含量极微小，一氧化硫和氧的含量不超过20ppm。
纯净的氮气无法从自然界直接汲取，主要采用空气分离法。空气分离法中包括：深冷法、变压吸附法(PSA)、膜分离法。
二、PSA制氮机的工艺流程和设备简介
1、工艺流程简介
空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压缩至所需压力，经严格的除油、除水、除尘净化处理，输出洁净的压缩空气，目的是确保吸附塔内分子筛的使用寿命。装有碳分子筛的吸附塔共有二个，一个塔工作时，另一个塔则减压脱附。洁净空气进入工作吸附塔，经过分子筛时氧、二氧化碳和水被其吸附，流至出口端的气体便是氮气及微量的氩和氧。另一塔（脱附塔）使已吸附的氧气、二氧化碳和水从分子筛微孔中脱离排至大气中。这样两塔轮流进行，完成氮氧分离，连续输出氮气，见图-2。变压(_bian4 ya1)吸附制取的氮气纯度为95%-99.9%，假如需要更高纯度的氮气需增加氮气净化设备。变压吸附制氮机输出的95%-99.9%氮气进入氮气净化设备，同时通过一流量计添加适量的氢气，在净化设备的除氧塔中氢和氮气中的微量氧进行催化反应，以除去氧然后经水冷凝器冷却，汽水分离器除水，再通过干燥器深度干燥（两个吸附干燥塔交替使用：一个吸附干燥除水，另一个加热脱附排水），得到高纯氮气，此时的氮气纯度可达99.9995%，见图-3。目前海内变压吸附制氮最大的生产能力为3000m3n/h。
三、深冷制氮的工艺流程和设备简介
1、深冷制氮的典型工艺流程：
整个流程由空气压缩及净化、空气分离、液氮汽化组成。
⑴ 空气压缩及净化
空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压缩至所需压力，然后送入空气冷却器，降低空气温度。再进入空气干燥净化器，除去空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。
⑵ 空气分离：
净化后的空气进入空分塔中的主换热器，被返流气体（产品氮气、废气）冷却至饱和温度，送入精馏塔底部，在塔顶部得到氮气，液空经节流后送入冷凝蒸发器蒸发，同时冷凝由精馏塔送来的部分氮气，冷凝后的液氮一部分作为精馏塔的回流液，另一部分作为液氮产品出空分塔。
由冷凝蒸发器出来的废气经主换热器复热到约130K进膨胀机膨胀制冷为空分塔提供冷量，膨胀后的气体一部分作为分子筛的再生和吹冷用，然后经消音器排入大气。
⑶ 液氮汽化
由空分塔出来的液氮进液氮贮槽贮存，当空分设备检修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道。
深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。
四、深冷制氮与变压吸附制氮的技术经济比较
1、流程比较
从以上的论述中我们可以发现：变压吸附制氮流程简朴，设备数量少，主要设备仅有空压机、空气干燥器、吸附制氮机和储气罐等。而深冷制氮流程复杂，设备数量多，主要设备有空压机、空冷器、空气净化干燥器、换热器、膨胀机和精流塔等。
制氮机
2、产品种类和纯度比较
深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮，满意需要液氮的工艺要求，并且可在液氮贮槽内贮存，当出现氮气间断负荷或空分设备小修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道满意工艺装置对氮气的需求。深冷制氮的运转周期（指两次大加温之间的间隔期）一般为1年以上，因此，深冷制氮一般不考虑备用。而变压吸附制氮只能生产氮气，无备用手段，单套设备不能保证连续长周期运行。
深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。氮气纯度受到(de dan qi _dan qi chun shou )氮气负荷、塔板数量、塔板效率和液空中氧纯度等的限制，调节范围很小。因此，对于一套深冷制氮设备其产品纯度基本是一定的，不便调节。变压吸附制氮制取的氮气纯度一般在95%-99.9%范围内，假如需要更高纯度的氮气需增加氮气净化设备。氮气纯度只受产品氮气负荷的影响，在其他条件不变情况下，氮气排出量越大，氮气的纯度就越低；反之则越高。因此，对于一套变压吸附制氮设备只要负荷答应其产品纯度可以在90-99.9%之间任意调节。
3、运行控制比较
深冷法由于是在极低温度下进行的，设备在投入正常运行之前，必须有一个预冷启动过程，启动时间即从膨胀机启动至氮气纯度达到要求的时间一般不小于12h；设备在进入大修之前，必须有一段加温解冻的时间，一般为24h。因此，深冷法制氮设备不宜常常起、停，宜长时间连续运行。变压吸附法启动时，只要按一下按钮，启动30分钟内便可以获得合格的氮气产品，假如需要高纯的氮气，那么经过氮气净化装置，大约再用30分钟便可获得99.99%-99.9999%的高纯氮气。停机时也只需按一下按钮便可。因此，变压吸附制氮特殊适用于间断运行的情况。
现在深冷法制氮一般均采用先进的DCS（或PLC）计算机控制技术，实现中控、机旁、就地一体化的控制，可有效的监控整套设备的生产过程。变压吸附制氮采用智能化全自动控制，按钮即可进行氮气生产，无需专人治理。
五、结论
对于石油化工装置，所需氮气纯度大多为99.9%，从以上对深冷制氮和变压吸附制氮的简介及比较中，我们可以得出以下结论：
a)当氮气连续负荷大于600 m3n/h，间断负荷用量不太大，可以通过液氮汽化满意要求时，应采用深冷制氮。
b)当氮气连续负荷大于600 m3n/h，间断负荷用量大，液氮汽化已不能满意其用量时，可采用以深冷制氮为主，变压吸附间断供气的方式。
c)当氮气连续负荷小于600 m3n/h，可采用变压吸附制氮。
d)变压吸附制氮特殊适用于氮气负荷小于3000 m3n/h，氮气纯度为95%，并且是间断运行工况。
e)当工艺装置需要液氮时，除非有外部供给液氮的可能，否则均应采用深冷制氮。