以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱(chēng)PSA制氮法。PSA制氮法是七十年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新的制氮技術(shù)。與傳統制氮法相比，它具有工藝流程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)氣快、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內根據用戶(hù)需要進(jìn)行調節，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點(diǎn)，故在1000Nm³/h以下制氮設備中頗具競爭力，得到眾多中、小型氮氣用戶(hù)的歡迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶(hù)的首選方法。

    工藝原理

    PSA制氮機是根據變壓吸附原理，采用高品質(zhì)的碳分子篩作為吸附劑，在一定的壓力下，從空氣中制取氮氣。 經(jīng)過(guò)純化干燥的壓縮空氣，在吸附器中進(jìn)行加壓吸附、減壓脫附。由于空氣的動(dòng)力學(xué)效應，氧在碳分子篩微孔中擴散速率遠大于氮，氧被碳分子篩優(yōu)先吸附，氮在氣相中被富集起來(lái)，形成成品氮氣。然后經(jīng)減壓至常壓，吸附劑脫附所吸附的氧氣等雜質(zhì)，實(shí)現再生。

                       

    一般在系統中設置兩個(gè)吸附塔A和B，一塔吸附產(chǎn)氮，另一塔脫附再生，通過(guò)控制裝置控制氣動(dòng)閥的啟閉，使兩塔交替循環(huán)，以實(shí)現連續生產(chǎn)高品質(zhì)氮氣之目的。

    PSA制氮機的工藝流程包括以下幾部分：冷干機啟動(dòng)—>延時(shí)—>空壓機啟動(dòng)—>吸附塔A吸附—>A和B吸附塔均壓—>吸附塔B吸附—>吸附塔A和B均壓—>循環(huán)工作。

    系統功能

    PLC控制系統主要包括以下幾部分：

    1.實(shí)現工藝流程  通過(guò)控制各電磁閥，實(shí)現吸附塔A和B的吸附、均壓等過(guò)程；

    2.各狀態(tài)和報警信息顯示  在各流程中，需要檢測各工藝過(guò)程的狀態(tài)，同時(shí)通過(guò)故障報警信號等輸入，來(lái)檢測設備運行的狀態(tài)，同時(shí)顯示在HMI中；

    3.工藝參數顯示  通過(guò)傳感器檢測出罐壓、溫度、含氮量等工藝參數，同時(shí)在HMI上顯示；

    4.流速控制  流速決定了氣體在吸附塔中的吸附時(shí)間，即氧分子的吸附時(shí)間：流速高，氧吸附時(shí)間短，產(chǎn)品氣中剩余氧含量高，氮氣純度低；流速低，氧吸附時(shí)間長(cháng)，產(chǎn)品氣中剩余氧含量低，氮氣純度高。因此需要根據實(shí)際需求，來(lái)控制壓縮機氣體流量。

    典型配置

    采用HOLLiAS LM PLC對制氮機進(jìn)行控制，使用的模塊包括CPU模塊LM3108、數字量輸入擴展模塊LM3210、數字量輸出擴展模塊LM3220和LM3223、模擬量輸出模塊LM3320、模擬量輸入模塊LM3310等。其中需要PLC監測控制的對象包括各個(gè)罐壓、溫度、氮氣含量、壓縮氣體流量、閥狀態(tài)、運行狀態(tài)、故障報警輸入、啟停、報警指示輸出、閥控制等。同時(shí)，系統集成了帶有顯示功能的人機面板，一方面，可以通過(guò)從人機界面進(jìn)行參數的輸入和控制命令的傳達；另一方面，可以及時(shí)反饋機器的當前運行狀況和報警狀態(tài)。

    采用HOLLiAS LM系列 PLC對制氮機進(jìn)行控制后，制氮機不但在運行安全性方面得到了很大提高，而且還極大地提高了整臺設備工作的效率。