第一部分安全1. 安全用户在开启运行本制氮系统之前，应认真阅读本手册以及有关部件的技术资料，并经本系统设备制造商- - -山东佳脉气体设备有限公司（以下简称GAMMA）指派的售后服务人员培训合格以及获得操作许可。

严禁未经上述培训合格和获得操作许可的一切人员开启、运行、操作或维护本设备。

在安装、操作和维护系统前，手册中的安全警告必须引起特别重视。

GAMMA不对由用户的安装、操作及维护错误而造成制氮系统及其他损害负责。

1.1 系统指定用途在没有得到GAMMA的书面批准，不能作以下改动：改动设置超过5.3.1节中的限制范围系统本身硬件装置的改变如以上情况发生，GAMMA对有关用户的质保承诺将自动失效。

1.2 防止事故规定所有预防事故条款是由国家法定部门规定的，在操作时须严格遵守。

1.3 危险来源人身伤害！由于系统的自动操作功能， PSA系统有可能自动启动。

在任何养护工作开始前，必须关闭整个系统及系统各部分。

人身伤害！系统装置和管道均为带压状态。

在拆卸管路和系统部件时，系统带压气体立即向外扩张，会直接或间接造成人身伤害。

在养护开始前，系统和管道须泄压。

本设备的压力容器的工作压力不能高于其设计压力。

安全阀应根据国家劳动部的有关规定定期校准和检验。

火灾 !PSA制氮系统排放出的废气中为浓缩氧气（approx.35Vol.%），因此，应确保安装本设备的机房通风良好并禁止吸烟，或以钢管将废气从设备接至室外安全处排放，避免与明火以及易燃易爆物质接触，防止引起火灾。

中毒!尽管废气中为浓缩氧气（approx.35Vol.%），但切不可用于呼吸，否则废气中的杂质及其他有害成分会对身体造成损害。

窒息 !本设备的气体产品为氮气，仅含有微量的氧气。

吸入该气体或置身于该气体环境内，会使人缺氧或窒息死亡。

用户必须严格防止该气体泄露或排放到人员活动的密闭空间场所。

安装本设备的机房应保证通风良好。

第二部分PSA制氮工艺原理2．碳分子筛变压吸附（PSA）空分制氮原理吸附剂（碳分子筛）吸附剂是变压吸附系统的核心。

碳分子筛是一种速度型的吸附剂，广泛应用于空气分离制取氮气。

其对空气中N2、O2的吸附分离主要是基于：在一定时间内，其对空气中O2的吸附速度远远大于N2的吸附速度（如图2-1、2-2所示）。

吸附压力在吸附平衡情况下，空气压力越高，则碳分子筛（吸附剂）对N2、O2的吸附量越大。

反之，压力越低，则吸附量越小（图2-3所示）图2-3:吸附压力曲线碳分子筛变压吸附制氮根据图2-3所示，利用吸附剂在不同压力下对气体吸附量不同的原理，对气体进行加压吸附，减压解吸脱附的循环操作，即变压吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）。

PSA气体分离技术广泛应用于空气干燥、空气分离（提取氮气或氧气），其它气体提纯等领域。

碳分子筛变压吸附制氮是：应用PSA气体分离技术，以碳分子筛为吸附剂，以压缩空气为原料，利用碳分子筛在一定时间内对N2、O2的吸附速度差异，在密闭容器内进行加压吸O2产N2，减压脱附O2的循环操作过程。

变压吸附制氮的技术应用模型图2-4所示，变压吸附制氮技术的最简单应用单元是由一只装满碳分子筛的吸附器、进气管路、出气管路和程控阀门组成。

如图2-4（左）所示，当压缩空气从进气端进入，流经吸附器内的吸附剂（碳分子筛）时，压缩空气中的O2被吸附，而未被吸附的N2则被富集起来，由出气端流出。

如图2-4（右）所示，在一段时间后，碳分子筛吸附饱和，则关闭进气阀和出气阀并打开排气阀，就可以对吸附剂进行解吸再生。

再生完全后则进入下一个吸附周期。

图2-4（左）:吸附应用单元图2-4（右）:吸附应用单元第三部分系统构成及功能3．系统构成及功能介绍3. 1、PSA空分制氮系统的组成一个完整的PSA空分制氮系统应包括：A、空气压缩机(用户提供)；B、压缩空气净化组件(佳脉提供)；C、PSA空分制氮装置(佳脉提供)；D、氮气储罐(佳脉提供)系统流程框图如下：3. 2、系统部件介绍3. 2.1、空气压缩机作用提供PSA空分制氮装置所需的原料；提供PSA空分制氮装置所需的动力3.2.2、压缩空气净化组件功能指标对原料压缩空气进行深度加工，保证PSA装置的使用寿命，包括：除油：使碳分子筛避免因油污染而“中毒”失效；除水：降低碳分子筛的吸附“负荷”；除尘：延长系统部件（如程控阀等）的寿命。

指标：含油量≤0.003mg/m3、露点≤-20℃、含尘粒度≤0.01μm。

组成及流程图3-2-1：压缩空气冷干净化流程图3-2-2：压缩空气吸干净化流程部件功能一级过滤器：去除管道中3μ以上的固体颗粒；压缩空气中的气液(油水)初步分离；保护下游设备。

冷冻（吸附）干燥机：使压缩空气中的水汽、油汽凝结并分离出来。

二级过滤器：分离压缩空气中的液滴及油雾；去除0.3μ以上的固体颗粒。

三级过滤器：分离压缩空气中的油雾,使含油量≤0.003mg/m3；去除0.01μ以上的固体颗粒。

活性碳除油器：确保在过滤器失效时避免碳分子筛被油污染。

注释!①请按规定及时更换过滤器的滤芯、维护冷冻（吸附）式干燥机！请在发现过滤器失效或损坏时，及时更换过滤器、滤芯，否则将会导致碳分子筛因“油中毒”而失效！Note一级过滤器冷冻干燥机二级过滤器三级过滤器活性碳除油器一级过滤器二级过滤器活性炭除油吸附干燥机三级过滤器②由于活性碳有强烈的吸油功能，当前级提供的压缩空气油含量过高时，活性碳除油器将发挥除油作用，避免吸附器内的碳分子筛被油污染。

注意!③尽管活性碳除油器前级提供的压缩空气油含量一直处于正常状态，但当累计运行时间达到一年时，也必须更换活性碳！④前级油含量过高主要由空压机排油量高、过滤器滤芯失效等造成。

用户应严格按规定维护空压机、过滤器和冷(吸)干机！由于活性碳除油器的吸附容量有限，系统不允许活性碳除油器前级油含量超标！3.2.3、PSA空分制氮装置组成氧氮分离系统、氮气缓冲罐、排气消音器、检测仪器仪表3.2.3.1、氧氮分离系统组成吸附器、程控阀门、吹扫工艺管件及阀门PSA工艺流程本系统采用由吸附器上端进气、下端出气、不等势均压(中上、下下均压)、上部排气解吸的GAMMA专利工艺流程，具有空气消耗量低、分子筛寿命长等优点。

PSA工艺过程描述吸附：装有专用碳分子筛的吸附器共有A、B二只。

当洁净的压缩空气进入吸附器A的入口端经碳分子筛向出口端流动时，O2、CO2和H2O被吸附,产品N2由吸附器出口流出。

解吸：经一段时间后，吸附器A内的碳分子筛吸附饱和，切换压缩空气流入吸附器B内进行吸O2产N2，同时对吸附器A内的碳分子筛进行解吸再生。

碳分子筛的解吸是通过排空阀将吸附器对大气排空，使其内的气体压力迅速下降至常压，从而脱除已吸附的O2、CO2、H2O来实现。

吹扫：为使碳分子筛彻底再生，以吸附器出口端或氮气储罐内的产品N2将停留在吸附器内的O2、CO2、H2O吹扫至外部。

均压在两吸附器切换之前，有一个短暂的均压过程，用以提高氮气回收率和迅速提高吸附压力的目的。

均压：所谓均压就是将两塔连通，使一只吸附器（待解吸）的气体流向另一只吸附器（待吸附），最终达到两吸附器内的气体压力基本均衡。

本系统选用由中部对上部、下部对下部的不等势均压专利工艺，使氮气回收率得以进一步提高，从而降低了整机能耗。

循环：两吸附器交替进行吸附、均压和再生，完成氧氮分离，连续输出产品氮气。

（详见3.2.3.5、控制系统：功能1、PSA自动循环过程）图3-3: PN501系列PSA工艺流程图PSA循环主要伴随着吸附器内压力的变化而进行，图3-4显示在一个变压吸附周期内的压力变化。

图 3-4: PSA压力波动曲线3.2.3.3、氮气缓冲罐从吸附塔（吸附器）分离出来的氮气首先流入氮气缓冲罐，以均衡压力和纯度（氧含量）波动，保证系统连续稳定地供给氮气。

氮气缓冲罐还能满足迅速提高吸附塔内压力的需要。

3.2.3.4、氮气检测仪器PSA空分制氮装置通常带有流量计、氧分析仪、压力表等，对产品氮气指标进行检测和监控。

3.2.3.5、控制系统组成PLC可编程序控制器及扩展模块TD400C文本显示器小型断路器电磁阀指示灯开关按钮图3-5: PN501系列氮气缓冲罐工艺流程图功能1、PSA自动循环过程由PLC可编程序控制器按照设定的时序控制电磁阀的开闭，从而接通或切断气动阀的控制气路来控制气动阀的开闭，实现PSA自动循环。

见表3-1 气动阀工作程序表。

功能2、文本显示（7.7节的介绍）第四部分型号规格第五部分系统技术参数5、系统技术参数5.1、设计安装环境参数设计环境压力 : 1000mbar设计温度 : 40℃环境温度最小值 : 0.0℃环境温度最大值 : 38.0℃设计相对湿度 : 80%安装 : 室内，防霜冻和恶劣天气5.2、安装环境空气品质为保证产品氮气品质达到合同要求,空气压缩机入口空气必须是无污染的正常空气,其各项技术指标如下:H2 ≤ 2PPmCO ≤ 3PPmCO2 ≤ 350PPmC2H2 ≤ 0.5PPmCH4 ≤ 3PPmC2H6 ≤ 1.0PPmC3H6 ≤ 1.0PPmC3H8 ≤ 1.0PPmC4H10 ≤ 0.1PPmCxHx ≤ 0.1PPmCnHnSH ≤ 0.05PPmSO2 ≤ 0.1PPmH2S ≤ 0.05PPmHCl，Cl2 ≤ 1.0PPmNH3 ≤ 1.0PPmNO,Nox ≤ 0.05PPm固体微粒≤ 2.5mg/m3其它不纯物≤ 0.1PPm5.3、PSA空分制氮机的技术参数5.3.1、氮气指标：注释!本设备的氮气纯度和流量可在上述范围内调节；氮气压力≤压缩空气进口压力－0.15Mpa。

注意！如采用玻璃转子流量计，则最高氮气压力不能超出0.6 Mpa。

5.3.2、压缩空气消耗指标5.3.3、净化压缩空气品质要求（进入PSA空分制氮机前）含油量：≤0.003mg/m3温度：常温露点: ≤-40℃注意！在PSA空分制氮机之前，应按本说明书3.2.2节的内容配置压缩空气净化组件，以确保达到5.3.3规定的净化压缩空气品质要求。

5.4、压缩空气净化组件的技术参数注意！压缩空气净化组件应根据5.3.2和5.3.3节的规定选型，并有足够的处理量。

压缩空气净化组件的各部件的技术参数如下：5.4.1、过滤器注意！用户应按有关说明书的要求及时更换过滤器滤芯，压缩空气含油量超标会使碳分子筛“中毒”而失效，用户应确保提供的压缩空气的含油量符合本说明书第5.3.3 条规定的要求。

碳分子筛是PSA空分制氮设备的核心，保证碳分子筛的寿命并充分发挥其性能是PSA空分制氮设备的关键！5.5、空气压缩机的技术参数注释!空气压缩机的供气压力和供气量过低会致使PSA空分制氮机的产氮量、纯度和压力降低，应确保空气压缩机的供气压力和供气量符合本说明书第5.2 条规定的要求并有适当的富余量。