变压吸附制氮机的应用.pdf

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广州食品工业科技 Guangzhou Food Science and Technology vol.17No.4(总68)
变压吸附制氮机的应用
符向民
山+东泰山卑酒有限公司泰安271000)
摘要介绍变压吸附的原理、工艺流程、在啤酒企业中的应用效果以及使用过程中的应注意事项。
关键词制氯相应用
制氮机的原理
1、3变压吸附法的制氮原理
碳分子筛对氧和氮的分离作用是依据N2
1、1工业氮气的制取方法
和在碳分子筛表画上的扩散速率不同。较
工业上用的氮气是以空气为原料、将其小直径的02分子扩散较快,较多进入分子筛
中的和N2分离而获得,其方法主要有低温固相中,较大直径的N2分了扩散较慢。进入
精法(深冷法)、变压吸附法、薄膜滲透法分子筛聞相较少,。氧的临界直径为2.8A,氮
和化学吸附法
的临界直径为3A,这样在气相中得到氮的富
低湿精馏法〔深冷法)约有90年的历史、集成份
工业上大规模生产氧气、氮气以此法最经济
当压缩空气进入碳分子筛吸附塔时,随
多年来在空气分离方法中占有固定的统治地着吸附压力的增加,氧和氮的吸附同时增加,
位:70年代初,变压吸附法的产品开始出现、但由于氧的临界直径(2.8A)小于氮的临界
经不断完善改进,近年来在空气分离设备中直径(3A),所以吸附开始后较短时间内,氧
采用变压吸附法较之前法显示出很大的优的吸附速度大大地超过氮的吸附速度,因此
势,它能耗低、自动化程度高、运行成本低利用碳分子筛对氧和氮在某一时间内吸附量
廉,是理想的空气分离方法;薄膜渗透法的的差别这一特性,由程序控制器按特定的时
空分设备随着膜分离技术的发展,正在从科间程序结合加压吸附,减压解吸的循环过程
研成果应用到产品开发中,但产氮纯度尚欠(变压吸附过程),完成氮、氧分离,从而在
理想;至于化学吸附法现正处于试验阶段。
气相中获得含氧量很低的普通氮气。
1.2概念
变压吸附( Pressure Swing Adsorption
2设备配置和工艺流程
P、S.A)是在等温条件下,利用加压吸附和
公司于1997年和2000年分别购进了
减压解吸组成的合成吸附操作循环过程。吸套由北京创文气体有限公司生产的制氮设
附剂对被吸附气体的吸附量,与压カ成正比、备,所生产的氮气基本满足公司的啤酒生产
同时在减压过程中,释放出被吸附的气体,需要。设备配置和工艺流程情况如下,
使吸附剂再生,因此变压吸附也称等温吸附2.1设备配置(如表1)
或无热再生吸附。
2.2工艺流程
碳分子筛( Molecular Sieving Carbon
空气→除油过器→冷干机→空气缓冲吸
-M.S.C)是一种以煤为主要原料经过特殊加附塔→N2
工而成的活性碳,表面充满微孔晶体的颗粒
空气经无油润滑空压机压缩至0.6-0.8
是一种半水久的吸附剂
MPa后进入冷干杌,经冷却后进入主管道的
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除油过滤器.经除油后进入空气缓冲.进
制氮设备投入使用后,对采取工艺措施
入PSA主机一吸附塔(吸附塔由两个并列(印氬气背压并使用脱氧水作为顶水和硅藻
的吸附塔B1、B2组成、由程序控制器按设定土过滤调土用水〉前后的啤酒质量进行了对
的程序控制,当吸附塔B」进入工作状态、这照试验:在同等条件下储存进行对比测定,
时经处理的空气经过气流分布器流入吸附塔每天取4瓶样品按GB4928-91《啤酒试验方
B1,经过分子筛时,空气中的O2、CO2和HO法》分别测定双乙酰、浊度和色度等指标,
被吸附,出口端流出N2和Ar及微量的O
各取平均值。试验结果如表2、表3、表4
此过程由程序控制器设定为6,此时B2吸表5所
附器处于解压再生状态,把其在上个周期已
可见,采取工艺措施后的啤酒在氧含量、
吸附的O2、CO2和H2O从碳分子饰微孔中靠双乙酰以及储存期浊度都有较大幅度下降,
瞬间压力差脱离排至大气中)。两塔交替工保质期明显延长,啤酒的感官品评结果远比
作,连续地输出氮气
I日工艺好,当保存期在30d以上时,啤酒的
整个工艺过程由电脑控制,氧分析仪在氧化味指标优势非常明显,产品质量明显提
线检测输出气体中的氧含量,为了使氮气稳高。
定的输出,从吸附塔中出来的氮气进入氮气
4设备选用和运行应注意问題
缓冲罐中,输出氬气的压力由稳压阀自动调
节,压力为0.1~0.65MPa可调,露点2℃。
4.1设备选用
(1)选用制氮机主要是用于弥补CO2回收
3设备运行状况和质量对比
能力不足.当企业的Cの回收能力足够时,应
3.1设备运行状况
优先考虑用C2气,以降低成本。
本公司1997年购置1台100Nm/h制氮
(2)选用制氮机的生产能力时应适当图
机,使用效果较好,去年又购置了2台300有发展余地,因为制氮机的生产能力增大时,
MMF/h的制氮机,今年初设备投入运行经一个投资额增大幅度较小,因此可选择稍大一档
生产旺季约4000h运转,一直处于良好的运的设备,同时也可保证氮气的纯度
行状态,设备完好率达100%。气源主要用于
3)由于制氮机的工作气源源于无油空
清酒罐的背压、包装的酒缸背压以及用气压压机,在选用制氮机时,要考虑到空压设备
输送的管路等。在气源充足的情况下,氮气和起套能力。
的纯度、流量都略高于设备的设计额定值,4.2设备运行
氮气的干燥露点为2℃,含油量小于3mg/m
(1)为保证吸附量,吸附罐B和B2的工
在运行过程中由在线氧含量分析仪检测作压力应控制在0.6-0、8MPa。
含氧量(即氮的纯度),运行情况表明该设备
(2)氯气流量的稳定:为保证氮气的纯
的性能比较稳定,自动化程序较高,氮气的度,銀气的最大流量不得超过设备的额定值
纯度一直保持在99.5%。
若产出的釵气用不完,可调小出口流量,氮
为了保证氯气的质量,将氯气管道全部气的纯度还要高于99.5%
采用不锈钢管,并增加丁蒸汽杀菌系统,定
(3)设备运行中的定期排污非常重要,除
时(每dl次)对系统(包括氮气管道)进行在自动排污以外,每隔1~2h对冷干机/除油
蒸汽杀菌。此外,还增加了补偿装置,以稳机及贮存罐下的存水进行排放。
定出口压力:并增加了后除味装置,保证产
(4)要保证进口压缩空气必须无油及无有
出的氮气无异味
害气体。
3.2质量对比情况
5)运行过程中要掌握两个吸附罐正常工