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PSA制氮法。PSA制氮法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術(shù)。與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產(chǎn)氣快、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作維護(hù)方便、運行成本較低、裝置適應(yīng)性較強(qiáng)等特點，故在1000Nm³/h以下制氮設(shè)備中頗具競爭力，得到眾多中、小型氮氣用戶的歡迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的首選方法。

    工藝原理

    PSA制氮機(jī)是根據(jù)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。由于空氣的動力學(xué)效應(yīng)，氧在碳分子篩微孔中擴(kuò)散速率遠(yuǎn)大于氮，氧被碳分子篩優(yōu)先吸附，氮在氣相中被富集起來，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)，實現(xiàn)再生。

                       

    一般在系統(tǒng)中設(shè)置兩個吸附塔A和B，一塔吸附產(chǎn)氮，另一塔脫附再生，通過控制裝置控制氣動閥的啟閉，使兩塔交替循環(huán)，以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)氮氣之目的。

    PSA制氮機(jī)的工藝流程包括以下幾部分：冷干機(jī)啟動—>延時—>空壓機(jī)啟動—>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(tǒng)功能

    PLC控制系統(tǒng)主要包括以下幾部分：

    1.實現(xiàn)工藝流程  通過控制各電磁閥，實現(xiàn)吸附塔A和B的吸附、均壓等過程；

    2.各狀態(tài)和報警信息顯示  在各流程中，需要檢測各工藝過程的狀態(tài)，同時通過故障報警信號等輸入，來檢測設(shè)備運行的狀態(tài)，同時顯示在HMI中；

    3.工藝參數(shù)顯示  通過傳感器檢測出罐壓、溫度、含氮量等工藝參數(shù)，同時在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間，即氧分子的吸附時間：流速高，氧吸附時間短，產(chǎn)品氣中剩余氧含量高，氮氣純度低；流速低，氧吸附時間長，產(chǎn)品氣中剩余氧含量低，氮氣純度高。因此需要根據(jù)實際需求，來控制壓縮機(jī)氣體流量。

    典型配置

    采用HOLLiAS LM PLC對制氮機(jī)進(jìn)行控制，使用的模塊包括CPU模塊LM3108、數(shù)字量輸入擴(kuò)展模塊LM3210、數(shù)字量輸出擴(kuò)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(jiān)測控制的對象包括各個罐壓、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，系統(tǒng)集成了帶有顯示功能的人機(jī)面板，一方面，可以通過從人機(jī)界面進(jìn)行參數(shù)的輸入和控制命令的傳達(dá)；另一方面，可以及時反饋機(jī)器的當(dāng)前運行狀況和報警狀態(tài)。

    采用HOLLiAS LM系列 PLC對制氮機(jī)進(jìn)行控制后，制氮機(jī)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(shè)備工作的效率。