氮氣作為空氣中含量豐富的氣體，取之不竭，用之不盡。它無色、無味，透明，屬于亞惰性氣體，不維持生命。高純氮氣常作為保護性氣體，用于隔絕氧氣或空氣的場所。氮氣（N2）在空氣中的含量為78.084%。
制氮機是指以空氣為原料，利用物理方法將其中的氧和氮分離而獲得氮氣的設(shè)備。制氮機以碳分子篩為吸附劑，采用常溫下變壓吸附原理分離空氣制取高純度的氮氣。通常使用兩吸附塔并聯(lián)，由PLC控制進口氣動閥自動運行，交替進行加壓吸附和解壓再生，完成氮氧分離，獲得所需高純的氮氣，我廠使用的是PSA碳分子篩變壓吸附法
PSA變壓吸附制氮原理：碳分子可以同時吸附空氣中的氧和氮，其吸附量也隨著壓力的升高而升高。而且碳分子篩吸附氧的速度也很快，吸附約1分鐘就達(dá)到90%以上；而此時氮的吸附量僅有5%左右，所以此時吸附的大體上都是氧氣，而剩下的大體上都是氮氣。這樣，如果將吸附時間控制在1分鐘以內(nèi)的話，就可以將氧和氮初步分離開來，也就是說，吸附和解吸是靠壓力差來實現(xiàn)的，壓力升高時吸附，壓力下降時解吸，使碳分子篩從獲新生。而區(qū)分氧和氮是靠兩者被吸附的速度差，通過控制吸附時間來實現(xiàn)的，將時間控制得很短，氧已充分吸附，而氮還未來得及吸附，就停止了吸附過程。因而變壓吸附制氮要有壓力的變化，也要將時間控制在1分鐘以內(nèi)。變壓吸附制氮正是利用碳分子篩的選擇吸附特性，采用加壓吸附，減壓解吸的循環(huán)周期，使壓縮空氣交替進入吸附塔來實現(xiàn)空氣分離，從而連續(xù)產(chǎn)出高純度的產(chǎn)品氮氣。
PSA制氮基本工藝流程：空氣經(jīng)空壓機壓縮后，經(jīng)過除塵、過濾、干燥后，進入空氣儲罐，經(jīng)過空氣進氣閥、A吸進氣閥進入A吸附塔，塔壓力升高，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，未吸附的氮氣穿過吸附床，經(jīng)過A吸出氣閥進入氮氣儲罐，這個過程稱之為A吸，持續(xù)時間為幾十秒。同時B吸附塔中碳分子篩吸附的氧氣通過B排氣閥降壓釋放回大氣當(dāng)中，此過程稱之為B解吸。
A吸過程結(jié)束后，A吸附塔與B吸附塔通過上、下均壓閥連通，使兩塔壓力達(dá)到均衡，這個過程稱之為均壓，持續(xù)時間為2~3秒。均壓結(jié)束后，壓縮空氣經(jīng)過B吸進氣閥進入B吸附塔，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，富集的氮氣經(jīng)過B出氣閥進入氮氣儲罐，這個過程稱之為B吸，持續(xù)時間為幾十秒,A塔同時也在解吸。
為使分子篩中降壓釋放出的氧氣排放到大氣中，氮氣通過一個常開的反吹閥吹掃正在解吸的吸附塔，把塔內(nèi)的氧氣吹出吸附塔。這個過程稱之為反吹，它與解吸是同時進行的。
我廠的制氮機的工作流程是由西門子S7-200進行編程控制器的，先控制電磁閥，再由電磁閥分別控制A、B兩塔八個氣動管道閥的開關(guān)。電磁閥時間流程已經(jīng)存儲在可編程控制器中。
在我廠制氮機的多年運行過程中，主要出現(xiàn)的問題是產(chǎn)氣壓力低，含氧量高。壓力低的原因主要有1.來氣壓力低，自然產(chǎn)氣壓力就不夠。2、現(xiàn)場用氣量大，產(chǎn)生的氣不夠使用，壓力自然就上不去。3.來氣管道上的濾芯及閥門故障堵塞，氣流量變小，制氮量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于用氣量，導(dǎo)致系統(tǒng)壓力低。4.用氣管網(wǎng)發(fā)生泄漏，使壓力變低。5、制氮機閥門電路控制異常或機械卡死。
制氮機的純度一般要求99.9%以上，如果含氧量高就會影響生產(chǎn)，其主要原因有：根據(jù)原理主要有以下方面1.原壓縮空氣壓力低，導(dǎo)致變壓吸附效果差，除氧效果不好；2.左右兩塔的控制先導(dǎo)電磁閥或氣動閥門發(fā)生了故障，如有的閥門開啟關(guān)閉時間有延遲，或卡死不動作。就會出現(xiàn)串氣現(xiàn)象，也會導(dǎo)致二塔動作紊亂，制氮效果差，含氧量高3.控制要合理的用氣量，超流量用氣，也會導(dǎo)致制氮效果差。4.長時間未更換碳分子篩，及濾芯，也會導(dǎo)致含氧量高。5、控制電路故障引起電磁閥故障，開關(guān)不到位，是造成含氧量故障的重要原因。
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