Состав системы генерации азота PSA, принцип работы и процесс контроля

1. Состав системы

Система генерации азота PSA состоит в основном изкомпрессор воздуха, система очистки воздуха, резервуар для хранения воздуха, переключатели, адсорбционные башни и буферный резервуар для азота.

Необработанный воздух сжимается воздушным компрессором, а затем проходит через систему очистки дляудаление пыли, удаление масла и обработка сушкиПосле очистки сжатый воздух поступает в резервуар для хранения воздуха, а затем попадает в левую адсорбционную башню через левый впускной клапан.

В это время давление внутри адсорбционной башни увеличивается.молекулярный сет углерода (CMS)адсорбционное поле, в то время как молекулы кислорода предпочтительно адсорбируются молекулярным ситом.Неадсорбированный азотный газ проходит через адсорбционное поле и попадает в буферный бак азота через выходный клапанЭтот процесс называетсяадсорбция, и обычно длится несколько десятков секунд.

После завершения процесса адсорбции левая и правая адсорбционные башни соединяются через клапан уравнивания, позволяя давлению между двумя башнями достичь равновесия.Этот процесс называетсяуравнение давления, который обычно длится около 3 ≈ 5 секунд.

После выравнивания давления сжатый воздух входит в правую адсорбционную башню через правый впускной клапан и повторяет вышеуказанный процесс адсорбции.

В то же время молекулы кислорода, адсорбированные углеродным молекулярным ситом в левой адсорбционной башне, выделяются в атмосферу через левый выхлопный клапан во время снижения давления.Этот процесс называетсядесорбцияЧерез десорбцию насыщенный молекулярный сито регенерируется и готовится к следующему циклу адсорбции.

Точно так же, когда правая башня выполняет адсорбцию, левая башня выполняет регенерацию.система вступает в другой процесс выравнивания давления и затем переключается обратно на левую адсорбцию башни.

Благодаря этому чередующемуся процессу адсорбции и регенерации азотный генератор PSA непрерывно производит азотный газ.

Весь процесс автоматически контролируетсяСистема управления ПЛК и автоматические клапаны переключения.

2Принцип работы генератора азота PSA

Генератор азота PSA работает по принципу:Адсорбция колебания давления (PSA).

Он использует высококачественныемолекулярный сет углерода (CMS)как адсорбент для отделения азота из сжатого воздуха под определенным давлением.

После очистки и сушки сжатый воздух поступает в адсорбционные башни, где он подвергаетсяадсорбция под давлением и десорбция при понижении давления.

Из-за различных скоростей диффузии молекул кислорода и азота в микропорах углеродного молекулярного сита, молекулы кислорода диффузируют намного быстрее, чем молекулы азота.кислород предпочтительно адсорбируется углеродным молекулярным ситом, в то время как молекулы азота остаются в газовой фазе и обогащаются, образуя высокочистый азотный газ.

После процесса адсорбции давление адсорбционной башни снижается до атмосферного давления.завершение процесса регенерации.

Обычно система оснащена двумя адсорбционными башнями.Башни А и В.

• Одна башня производит азот путем адсорбции.
• Вторая башня выполняет десорбцию и регенерацию.

Благодаря автоматическому управлению пневматическими клапанами две адсорбционные башни работают поочередно, обеспечивая непрерывное производство высококачественного азота.

3Процесс управления генератором азота PSA

Процессный поток системы генерации азота ПСА включает в себя в основномкомпрессор воздуха, оборудование для очистки воздуха, адсорбционные башни, система управления ПЛК, автоматические клапаны и резервуар для хранения азота.

Компрессор воздуха обеспечивает достаточный поток воздуха и поддерживает стабильное впускное давление, обычно около00,75 ‰ 0,8 МПа.

После прохождения через охладительную сушилку и очистную систему влага, масло и твердые частицы удаляются из сжатого воздуха.

Для обеспечения непрерывной и стабильной выработки азота система использует две адсорбционные башни (башня А и башня В), работающие поочередно.

Очищенный сжатый воздух проникает в башню А через электрически управляемые пневматические клапаныY1 и Y2из нижней части адсорбционной башни.

По мере прохождения воздуха через молекулярное сито углерода молекулы кислорода в воздухе адсорбируются микропорами CMS, в то время как молекулы азота концентрируются в газовой фазе.

Газ продукта азота вытекает из верхней части адсорбционной башни и попадает в резервуар для хранения азота через клапаныY6 и Y8.

Этот процесспроцесс производства азота башни А.

В то же время, молекулы кислорода, адсорбированные в башне В выпускаются через клапанY5, уменьшая давление башни В до атмосферного давления.регенерация десорбции.

Когда адсорбционная способность молекулярного сита углерода в башне А достигает насыщения, башня А прекращает адсорбцию.

В данный момент:

• Клапки Y1, Y4, Y5 и Y8 закрыты.
• Открываются клапаны Y2, Y3, Y6 и Y7.

Две башни выполняют выравнивание давления.

После уравнения давления система переключается на:

• Адсорбция башни B
• Регенерация башни А

Сжатый воздух поступает в нижнюю часть башни В через клапаны Y1 и Y3.

Углеродный молекулярный сито внутри башни В адсорбирует молекулы кислорода, в то время как азотный газ течет через клапаны Y7 и Y8 в резервуар для хранения азота.

Это завершает процесс производства азота в башне Б.

Продолжая переключаться между адсорбцией и регенерацией башни А и башни В, система непрерывно подает азотный газ.

4Процесс автоматического управления ПЛК

Последовательность открытия и закрытия клапановY1Y8, время переключения и рабочие циклы полностью контролируются системой PLC.

При нормальной работе процесс автоматического цикла следующий:

1. Нажмите кнопку запуска.
2. Запускается холодильная сушилка.
3. После заранее установленного времени задержки, воздушный компрессор запускается.
4. После очередного времени задержки система входит в адсорбцию башни А.
5. После периода адсорбции начинается выравнивание давления между башней А и башней В.
6. Система переключается на адсорбцию башни В.
7. Башня B завершает адсорбцию и выравнивает давление.
8. Система снова переключается на адсорбцию башни А.

Этот цикл повторяется автоматически для непрерывного производства азота.

Когда нажимается кнопка остановки, вся система прекращает работу.

5Статус управления клапаном

В течение различных стадий работы генератора азота PSA рабочее состояние клапанов Y1Y8 контролируется в соответствии со следующими процессами:

Башня А адсорбции

Соответствующие клапаны открываются, чтобы позволить сжатому воздуху проникать в башню А и газу-продукту азота поступать в резервуар для хранения азота.

Уравнение давления A → B

Давление между башней А и башней В сбалансировано через клапаны выравнивания.

Адсорбция башни B

Башня В производит азот, в то время как башня А производит регенерацию.

Уравнение давления B → A

Давление между двумя башнями сбалансировано, прежде чем перейти обратно на адсорбцию башни А.

Примечание:

• "+" означает, что клапан открыт.
• Во время выравнивания давления соответствующие клапаны открываются после заданного времени задержки.
• Время задержки может регулироваться в диапазоне от 0 до 999 секунд в соответствии с эксплуатационными требованиями.

6. Требования к контролю

Система управления генератором азота PSA обеспечивает два режима работы:

Режим ручной работы

В ручном режиме операторы могут:

• Проверить рабочее состояние клапанов Y1 ≈ Y8.
• Самостоятельно запускать и отключать компрессор воздуха и холодильный сушильник.
• Показать состояние открытия клапанов во время:
  • Адсорбция башни А
  • Уравнение давления A=B
  • Адсорбция башни B
  • Уравнение давления B=A
• Проверить все условия работы с помощью индикаторных фонарей.

Автоматический режим работы

В автоматическом режиме система работает в соответствии с заранее установленной последовательностью процесса PSA.

Диаграмма моделируемого потока процесса отображает текущее состояние работы в режиме реального времени.

Все сроки задержки при автоматической работе могут регулироваться в соответствии с требованиями производства, а система может отображать и запрашивать текущие настройки задержки в режиме реального времени.

Технология генератора азота PSA использует автоматическое управление PLC, циклы регенерации адсорбции с двумя башнями,и технологии разделения молекулярным ситом углерода для достижения непрерывного производства азота высокой чистоты со стабильной производительностью и надежной работой.