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    空气分离系统是指空气分离过程所用的机器和设备,简称空分设备(俗称制氮机、制氧机等),它包括空气压缩设备、空气净化设备、空分塔设备设备、缓冲储气装置、产品运输装置五大部分


PSA空气分离的工作原理和过程介绍


   变压吸附(Pressure  Swing  Adsorption简称PSA)是一种先进的气体分离技术,因其流程简单、运行可靠、操作简便而广泛应用于空气干燥、净化、分离(提纯氮气或氧气)等领域


    空气分离(提纯氮气为例)是在装有碳分子筛(Carbon Molecular Sieves,简称CMS)的吸附塔中进行的,其主要原理是:由于空气中氮、氧两种气体分子在碳分子筛表面微孔的扩散速率不同,直径较小的氧分子扩散较快,较多的进入分子筛固相(微孔),直径较大的氮分子扩散较慢,进入分子筛固相(微孔)较少,这样,在气相中就得到氮气的富集部分;在吸附吸 附平衡一定压力条件下,空气压力越高,碳分子筛的吸附量越大;反之,压力越低,则吸附量越小。
    当开启进气阀是,压缩的洁净空气由吸附塔的入口段进过其内部的碳分子筛向出口端顺向流动,  、 等气体分子组分被快速吸附,产品氮气在吸附塔的出口端得到高纯度富集并经出气阀流入氮气缓冲罐,经过一段时间,碳分子筛吸附饱和,这时,自动关闭进气阀和出气阀,吸附塔停止吸附,并对碳分子筛进行再生,碳分子筛再生是通过打开排气阀将吸附塔内的气体逆流放空,脱除已吸附的 、 等气体分子组分。吸附和解吸过程是通过压力变化来实现的,故改工艺称为变压吸附(PSA)


工业生产的气体技术要求


    从使用着眼,氮气有四个基本参数需要注意,即纯度、流量、露点和压力,参数值因用途不同而异,为了我们更多的了解,有必要先简单介绍一下四个技术参数的概念。


1 纯度
    纯度是氮气的一个重要技术参数,按国标氮气的纯度分为工业用氮气、纯氮和高纯氮三级,它们的纯度分别为99.5%(O2≤0.5%),99.99%(O2≤0.01%)和99.999%(O2≤0.001%)。

2 流量
    它是指气体流动过程中,单位时间内通过任一截面的气体量。流量有两种方式来表示,即体积流量和质量流量。前者指通过管路任一截面的气体体积,后者为通过的气体质量,在气体工业中一般均采用体积流量以m3/h(或L/h)为度量单位。因气体体积与温度、压力和湿度有关,为便于比较通常所说的体积流量是指标准状态(温度为20℃,压力为0.101MPa,相对湿度为65%)而言,此时的流量以Nm3/h为单位,“N”即表示标准状态。


3 压力
    压力有表压和绝对压力之分,工程上把大于大气压力并以大气压力为起点来表示的压力称为“表压”,把压力为零时称为“绝对压力”,在气体行业中,若无特殊说明其压力均指表压,其单位为MPa或bar,在许多计算中,常要用“绝对压力”,它们之间有如下关系:

绝对压力=表压+大气压力

 

4 露点
    它是指气体中的水份从未饱和水蒸气变成饱和水蒸气的温度。当未饱和水蒸气变成饱和水蒸气时,有极细的露珠出现,出现露珠时的温度叫做“露点”,它表征气体中的含水量,露点越低,表示气体中的含水量越少,气体越干燥。露点和压力有关,因此又有大气压露点(常压露点)和压力下露点之分。在气体行业中,若无特殊说明,所指的露点均为大气压露点。
    上面简介了气体几个参数的意义,根据我们的工况的具体要求,提出参数的具体指标。



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