请阅下列客户对我们的常温气体分离设备最常见的问题。您可以点击感兴趣的问题点，以便查阅该问题的答案。您如想获得更多的信息，请与我们联系。

1.变压吸附空气分离装置究竟是怎样工作的？

请阅“技术”栏内“PSA 技术”中的相关部分内容。

2.中空纤维膜工艺是如何分离空气的？

请阅“技术”栏内“膜技术”中的相关部分内容。

3.变压吸附制氮工艺与膜分离工艺制氮究竟哪一种更好？

关于这一问题的答案，并不建议不管在什么情况下都认可变压吸附制氮工艺才是较佳解决方案这样的概念。其实，这是因为无法提供膜技术解决方案而只能提供PSA解决方案时给出的并不客观的一种观念。从客观地来说，这两种工艺其实各有千秋，主要从装置的纯度、规模、是否要求可移动性、占地面积与设备高度限制等多方面进行比较后才可以得出正确的结论。本公司不仅可以提供运行稳定可靠、质量上乘的变压吸附制氮产品，同样可以提供基于本集团（IGS）的膜气体分离技术的膜制氮产品，从而为您提供适合的常温气体系统解决方案。

下图大致描述了不同规模与不同纯度要求时各种供气方式的适用范围：

4.变压吸附制氮/制氧工艺中的分子筛需要补充或更换吗？

我司并不建议有：“装置每过一个季度左右，需要打开吸附塔顶盖，补充一定量的吸附剂，这是正常的现象”的说法。实际上需要做这种开盖检查及补充的装置，是技术不成熟的表现，不仅大大增加了用户定期开盖检查的维护工作量，同时也说明分子筛存在粉化消耗的问题，否则只要将分子筛一次性装填密实后，何必需要补充呢？正是因为分子筛存在粉化而下沉的问题，才需要定期补充吸附剂。
本公司变压吸附制氮/制氧装置的吸附塔，采用特别的结构及方式，防止分子筛的粉化，并且能够自适应吸附塔床层随着运行后变得更密实所产生的微量下沉，在整个分子筛正常使用的寿命周期内，不需要补充分子筛。同时，只要空气预处理系统始终保持正常运行及气动阀门进行正常的维护保养，确保其正常工作，在保证的寿命周期内分子筛也不需要更换。

5.为什么建议您选择西梅卡（SMC-IGS）品牌的常温空气分离设备？

西梅卡亚洲气体系统成都有限公司一如既往地秉承诚信为本的普世价值观，以与我们的用户共同发展为己任。因此，选择我们的设备，等于选择了低风险！

可靠性：无论是小装置还是大装置，无论是高纯度还是低纯度，无论是固定式设备还是移动式设备，无论是变压吸附设备还是膜气体分离设备，我们都有成熟完备的解决方案，所选用的设备、阀门、材料（如分子筛）均经历过长期的实践检验，可确保可靠稳定地运行；

经济性：用成熟的技术，不仅以降低一次性投资额为目标，更注重于长期运行的经济性及节能环保为设计关注点，符合我国节能减排的国策；

先进性：本公司依托美国IGS集团在常温空气分离设备在行业内收到广泛认可，紧跟国际常温空气分离技术，确保您在中国的土地上获得本地设计与制造，但却是国际先进水平的装置。

6.为什么氮气纯度要用残余的氧量来表示？

常温空气分离所获得的氮气产品中，通常会含有氮（N₂）、氩（Ar）、氧（O₂）及微量的水分。由于此类装置配套的在线分析仪（氧电池型或氧化锆型）中通常只能分析出氧的含量。因此，用产品中的残余氧量来表示氮气产品纯度才是较为直接的，未在分析仪中或PLC中进行过换算。反而是显示氮气含量的分析仪，是通过如下的数据运算得来的：氮气纯度=（1-氧含量）%。因此并非是较直接的显示方式，而且容易通过计算过程作为手段，显示并不真实的氧含量。

7.显示氮气纯度的分析仪，其纯度是指真实的氮气含量吗？

以99.9%纯度的氮气产品为例，实际上在产品氮中会含有氮（N₂）、氩（Ar）、氧（O₂）及微量的水分，而这些组分的实际含量分别是：氮气:  98.76%N₂，氩气：1.13%Ar，氧气：0.10%O₂，水分含量不大于100ppm（实际约15ppm）。通常在各领域中氮气的应用，都是利用其化学惰性，因此，产品中所含的1.13%的氩气，作为比氮气的惰化性能更好的组分，将其归入氮气含量中是完全没有问题的。因此，氮气纯度分析仪中显示的并非真实的氮气含量，而是包含了氩气及其他微量气体的。

8.为什么压缩空气预处理过程中需要有干燥装置？

作为常温空气分离设备中压缩空气的预处理过程，不仅要过滤掉机械杂质，较为重要的还要清除掉压缩空气中所含的水分。

为常温空气分离装置提供原料压缩空气源的较常见压缩设备是喷油式螺杆压缩机，部分用户会使用无油螺杆压缩机，或大型装置会配套使用离心式空压机。无论是哪一种压缩机械，当压缩空气被压缩后再冷却，压缩空气中的含水量往往会处于饱和状态（除北方地区特别干燥及寒冷的季节外）。假如压缩空气冷却到40℃，并处于含水饱和状态，那么该压缩空气中的绝对含水量就达到50.9g/m³，这是指压缩状态下的空气中每立方所含的水分含量。这么高的含水量，对于变压吸附系统而言，大量水分进入分子筛中，分子筛将优先吸附水分，而起不到空气分离的作用，还会大大降低分子筛的强度，引起分子筛的粉化，进而造成系统的失效；对于膜分离系统而言，由于饱和状态含水的压缩空气进入膜纤维内部，同样会引起膜系统的失效。尤其是压缩空气来源于喷油式螺杆压缩机的情况下，水分会夹带油分进入系统，从而引起分子筛的中毒或膜纤维的非预期损坏。因此，在常温空气分离设备中，不论采用何种工艺方式，都需要设置干燥步骤。如变压吸附制氮装置，通常需要将压缩空气的压力露点降低至8℃以下，此时压缩空气中的含水量相当于不到8g/m³；而膜系统，建议将压缩空气的相对湿度降低到60%以下，对于确保装置的长期稳定运行十分关键。

9.为常温空气分离设备成套的干燥装置，哪一种更合适？

通常为常温空气分离设备成套的干燥装置有冷冻式干燥装置、吸附式干燥装置及复合式（冷冻+吸附式）干燥装置，特殊场合也有用其它的干燥形式。这些干燥装置工作原理不同，干燥后的露点不同，同样的情况下干燥后压缩空气的温度也不同。

冷冻式干燥装置是利用制冷循环，通过对压缩空气的冷却，析出并排除水分后，再通过预冷过程将压缩空气复热到常温，从而实现压缩空气由饱和含水到不饱和含水的干燥过程。在这一过程中，压缩空气的温度降低、析出水分，但并不消耗压缩空气。但因连续运行的需要，压缩空气的温度不可以降低到零度以下，否则水分冻结，将引起换热器中的“冰堵”，从而无法继续再运行，因此在冷冻式干燥装置中，压缩空气最低允许达到的温度是2℃，通常需要严格控制在3~8℃的范围内，也就是说经过冷冻式干燥装置后的压缩空气的压力露点值是3~8℃。这一露点值已能够满足变压吸附制氮装置或膜制氮装置对压缩空气干燥度的要求，而且由于冷冻式干燥装置预冷器中换热温差的存在，出口处的压缩空气温度总是会低于压缩空气入口处的温度。假如进入冷干机的压缩空气温度是40℃，那么经干燥后的压缩空气温度大致会在30~35℃。

吸附式干燥装置是利用吸附剂在压力状态与常压状态下（或常温状态与高温状态下）吸附水分的能力不同而设计的一种干燥装置。压力状态及常温状态下吸附，常压或加温状态下再生。这种干燥过程通常是需要消耗压缩空气的，其中无热再生式吸干机的压缩空气实际消耗会在压缩空气总量的20%以上，这样才能真正达到再生的效果；加热再生式（国内往往称作为微热再生式）吸干机的压缩空气实际消耗也会达到15%以上，否则无法在程序规定的冷吹时间段内实现吸附床层按时被冷却到常温；其它的如压缩热余热再生式干燥装置，再生用压缩空气的消耗量会略低，但仍然需要消耗干燥的压缩空气进行再生。较新的吸附干燥技术也有压缩空气零损耗的装置，如果用户在资金允许的情况下，可以考虑这种新型的吸干机品种。

吸干机的优势在于露点温度低，通常可以达到-40℃压力露点或者更低，完全可以满足变压吸附制氮装置及膜制氮装置对压缩空气干燥度的要求。但在吸附式干燥装置中，吸附水分是一种放热过程，吸附干燥后的压缩空气温度会升高。根据水分含量的不同，假如进入吸干机的压缩空气温度是40℃，那么经干燥后的压缩空气温度可能达到45℃或更高。

对于变压吸附制氮装置而言，我们所希望的空气分离过程的温度在20℃左右是较理想的吸附温度。温度越高，分离效果越差。因此，相同的压缩空气温度条件下，经过冷干机干燥后的压缩空气温度的降低，更有利于后续的空气分离；而吸干机后压缩空气的温度升高，不利于后续的空气分离。因此，从严格的意义上来说，两种干燥方式，由于干燥后压缩空气的温度不同，后续成套的变压吸附装置的分子筛使用量也会不同。但在某些用户现场，由于干燥系统需要与其他如仪表空气系统整合，此时只能选择吸附式干燥装置。因此上述的两种干燥系统都是适合于常温空气分离设备的。具体需要根据用户的实际情况做出正确的选择，同时需要关注经吸干机吸附干燥后的压缩空气温度升高的问题。

10.为什么膜空气分离装置在入膜前需要对压缩空气进行加热？

膜空气分离装置在入膜前需要对压缩空气进行加热，这有如下两方面的作用：
·对压缩空气进行加热后，确保入膜的压缩空气处于含水不饱和状态，有利于保护膜件，延长使用寿命
·使膜的工作温度处于较佳状态，有利于提高分离效率

11.为什么西梅卡成套的PSA装置的气体缓冲罐比较大？

a.通常空气缓冲罐设置在预处理系统与PSA装置之间。由于PSA制氮装置频繁的吸附塔之间的切换动作，必须导致前端压缩空气的使用存在中断的情况，一般情况下切换周期在2x40~60秒之间（根据不同种类的分子筛而有变化），也就是每40~60秒，约会有2~5秒由于切换过程压缩空气会完全中断使用。在此过程中，需要给压缩空气有一个缓冲罐空间，保证前端的空压机可以在正常的压力范围内持续运行；同时在切换过程结束后，瞬间会有大量压缩空气进入PSA分离系统。正是为了解决这种突然中断用气及突然大量用气工艺过程的压力波动，一定需要有空气缓冲罐加以平抑这种波动。如果使用的空气缓冲罐体积过小，上述的这种波动难以平抑，同时还会在切换后突然大量用气的瞬间，引起对空气预处理装置（各级过滤器、干燥装置、活性炭过滤器等）的巨大冲击！这种冲击会引起预处理不完善的压缩空气进入后续系统，甚至还会导致过滤器芯瞬间承受巨大压力差而损坏。实际应用中经常可以发现过滤器芯的这种气流冲击性损坏。

b.对于PSA装置中的产品氮气缓冲罐而言，通常设置在PSA装置后与流量计/产品输送阀门之间。这是一个工艺缓冲罐，而不是一般意义上的产品贮罐。通常在我们的PSA工艺过程中，在氮气缓冲罐中的产品气体，在吸附塔切换过程结束后的短时间内，有一个反向充入吸附塔的过程，使得吸附塔在很短的时间内建立起压力，并确保重新输出产品进入氮气缓冲罐中的氮气是合格的。因此，氮气缓冲罐的大小，在一定程度上决定了每一次切换过程引起的产品纯度波动的幅度的大小，以及输出产品流量与压力波动的大小。确保流量、压力与纯度的波动降低，这是设置氮气缓冲罐体积大小的设计依据。

本公司根据IGS集团多年来的设计经验，对上述的干燥压缩空气缓冲罐及产品氮气缓冲罐的体积大小，有自己的一整套设计依据。通常不会由于商务竞争压力太大而有意将这两种缓冲罐的体积缩小，仍然会以保证产品的最终性能，确保可以长期稳定运行，作为我们设计的重点考量。

12.变压吸附空气分离装置，吸附塔上一定要使用机械式压紧装置吗？

吸附塔上对吸附剂进行压紧，主要是防止气流冲击引起的吸附剂流态化（fluidization）的出现，因此，这是一种防止吸附剂出现粉化的措施之一。但防止流态化不仅仅只有机械式压紧装置一种，还可以有诸如本公司技术的“重力式压紧结构”，这种压紧结构可以保证吸附剂在寿命周期内不需要打开吸附塔补充吸附剂。甚至国际上较新的技术，根本就不需要有所谓的压紧装置，而通过对气流的控制，同样可以保证不会出现吸附剂的流态化，从而也就不会出现分子筛的粉化问题。因此说，机械式压紧装置不是唯一的解决方案，而且并非是较佳的解决方案。

13.西梅卡的变压吸附空气分离装置的吸附剂（分子筛）会粉化吗？

客户可以完全放心本公司在防止分子筛粉化方面完善的技术措施！这是IGS集团多年来在该领域的集大成之作，我们有多项措施来保证：
·吸附塔有结构：特殊的吸附塔结构，可以确保气流的均匀分布，降低切换瞬间气流对分子筛的局部冲击
·均压手段，降低气流对分子筛的瞬间冲刷作用
·气流分布器，保证局部气流速度不会超过某一临界流速，减少对分子筛的冲击作用
·吸附剂压紧结构，防止床层浮动及出现流态化现象

上述这些技术手段，保证了本公司提供的变压吸附空气分离装置的吸附剂不会出现粉化。

但有一点必须提醒用户：确保进入吸附塔的压缩空气干燥度！如果干燥度不足，甚至液态水进入吸附塔中，任何手段都将无法阻止分子筛出现粉化。

14.为什么说常温空气分离装置长期稳定运行的关键是空气预处理系统的正确保养与维护？

任何一种装置，设计制造再先进，但若没有正确并及时的维护保养，都是无法保证长期可靠地运行的；而对于先天就不足的设备，即使有良好的维护保养，仍然摆脱不了无法正常运行的命运。如果装置本身具备先进设计理念及完善的配套，如果维护保养工作又能符合要求，就可以保证长期稳定地运行。

常温空气分离装置也一样，本公司提供的装置，均具备了先进的设计理念及完善的配套，只要后期在用户现场能够得到正确并及时的维护保养，能够做到预防性维修，就可以保证长期稳定地运行。其中，此类装置较关键的维护保养工作，主要是针对压缩空气的预处理系统，如：
·压缩空气过滤器的检查与定期更换过滤器芯
·系统中设置的自动排水装置是否可以正常排水
·冷冻式干燥装置的露点是否可以达标，排水是否正常；配置吸干机的情况下，吸附剂是否已失效（露点值是否太高），是否有必要更换吸附剂
·活性炭过滤器中活性炭（或滤芯）使用时间是否已达到使用期限
·干燥压缩空气缓冲罐中是否已有冷凝水，等等

上述内容都是在日常点检时必须加以注意的。其中的任何一点已出现问题，必须及时停机进行维护保养。较有效的保障是根据本公司提供的维护保养要求进行预防性维修，这是保证常温空气分离设备长期稳定运行的关键。

15.压缩空气的温度与压力对于变压吸附制氮装置的性能影响有多大？

对于变压吸附制氮装置而言，无论是压力还是温度，都有一个较佳运行的范围。其中效率较高且有利于吸附剂长期稳定运行的压力范围在6~10barg之间，而吸附温度范围在15~30℃之间运行较佳。

在上述的压力范围内运行，压力越高，表现为同一设备的产量越高，反之则产量越低；而碳分子筛的较佳操作温度是20℃，温度越高，同一设备的产量越低，这种温度的影响在不同的产品纯度下的影响差别巨大。

以某种碳分子筛为例，当7barg时的分子筛产率为100%时，当吸附压力提高到9barg时，产率约增加到124%；同理，当压力降低时，会有更大幅度的产率下降。当20℃时的产率为100%时，如吸附温度上升到40℃，在某种纯度下，同一设备的分子筛产率会降低到只有20℃时产率的70%。

不同的吸附压力条件下，对于压缩空气的消耗也是不同的；同样，在吸附温度升高的情况下，同一装置要想能够生产出相同产量的氮气产品，必须消耗更多的压缩空气。因此，装置在运行中，确保压缩空气的压力与温度在设计规定的范围内，有利于提高装置运行的经济性。

16.变压吸附空气分离装置的吸附塔属于疲劳压力容器吗？

由于变压吸附空气分离设备运行时始终处于压力交变状态，并且年度压力循环次数可以达到50~75万次，因此，其吸附塔属于疲劳压力容器。

疲劳压力容器的设计不同于普通的静压容器，需要进行疲劳分析设计，即通过有限元分析等方法，找出较大应力集中系数，计算出较大应力值及交变应力强度，根据交变应力强度查阅对应材料的疲劳曲线，得出循环次数与允许的循环次数进行比较，确定是否安全。通常此类疲劳压力容器需要对所有部位进行结构设计（如接管部位、人孔部位等）以及提出相应的制造要求加以保证。如所有接管都需要用翻边的锻造接管；接管的几何形状不连续的地方均须加工成圆滑过渡；壳体对接焊缝需要打磨成与相邻母材平齐的程度；容器整体热处理，以消除应力等等。一般来说，除了上述这些对容器的特殊处理以外，疲劳分析设计得出的容器壁厚，在相同的工作压力条件下，都要比按普通静压容器设计的壁厚要厚。

按普通静压容器设计的吸附塔，在承受一段时间的交变应力后，在应力集中的最薄弱环节将出现疲劳失效，有可能引起重大的安全事故！

本公司所有规格的吸附塔，都已请有资质的设计单位按《JB4732钢制压力容器-分析设计标准》的要求进行过疲劳分析设计，所有具体的结构性设计及制造要求，都按前述的要求进行针对性处理，因此无须再对每个项目的吸附塔容器进行此类疲劳分析设计。

17.以20℃，0.101325MPa为标准的状态与以0℃，0.101325MPa为标准的状态，其实际的流量差别是多少？

本公司历来以0℃，0.101325MPa作为衡量气体流量的标准状态。这与以20℃，0.101325MPa作为标准状态的气体流量相比，相差约7.3%，即可以根据气体状态方程推导计算得出，0℃，0.101325MPa时相同体积的气体质量与20℃，0.101325MPa时同种气体相同体积的质量之比，就是绝对温度293K与273K之比，W0/W20=（293/273）x %。也就是说以0℃，0.101325MPa作为标准状态的气体实际流量（质量流量）会多出7.3%。

18.变压吸附一步法生产氧气产品，为什么氧气纯度不能高于95%？

这是由于空气中所含的氩气的存在所导致的。我们知道在自然界的空气中，氩气的含量大约有0.934%Ar。而氩气的在空气分离过程中的性质，介于氧与氮之间。无论是深度冷冻法的分离过程，还是常温分离过程，氩的存在都会影响到这两种产品的纯度，只是生产氮气产品时，由于氩的惰气性质优于氮气，因此将其含量归入氮气是没有问题的。但在生产氧气的情况下，就无法再将氩气的含量归入氧气的含量中，从而造成氧气的纯度无法高于95%。

以变压吸附或真空变压吸附工艺生产的氧气产品为例，当氧气纯度达到95%O₂时，产品氧中氩的含量已达到4.4%Ar，而氮的含量已只有0.6%N₂，如果要进一步降低这0.6%N₂的含量，工艺上已无法实现，而产品氧中所含的氩气，进一步分离的难度更大。

当然，本公司可以通过两步法变压吸附过程，实现产品氧气的纯度达到99.5%以上。但这种两步法工艺的生产效率不高，能耗过大，流程过于复杂，在用户只需要氧气纯度90~95%O₂的应用场合，仍然以一步法变压吸附/真空变压吸附工艺为主导。

19.膜空气分离制氮装置的经济运行纯度是在什么范围？

与变压吸附生产氮气的工艺相比，膜空气分离制氮装置的经济运行纯度范围较低一些。

一般地来说，膜空气分离装置的经济运行纯度范围是90~99.5%N₂的范围。本公司用独特的工艺技术，可以生产更高纯度的氮气，即使用两级膜处理的方法，较高纯度可以达到99.95%N₂。同一套装置，可以根据用户的要求，设计成双工况运行，即单级运行时的低纯度工况，以及两级运行时的高纯度工况。这对于本公司而言，已是非常成熟的工艺流程，非常关键的是：这种高纯度工况得益于捷能膜GENERON®的高分离效率，否则运行的经济无法满足用户的要求。

20.中空纤维膜用于工艺气体分离时，有哪些主要的用途？

随着膜科技的不断进步，越来越多的气体分离、纯化、回收等工艺过程使用了膜技术。即所谓“有了膜技术就有了化工的未来”的这样一种对膜科技的期许。

捷能膜GENERON®的高分离效率，也正在越来越多地涉足于各种气体的分离过程。其主要用途有：
·天然气（或沼气）脱除二氧化碳（如井口气回收）
·氢气的回收与提纯（从富氢尾气中）
·焦炉煤气生产中，甲烷化工艺后续的甲烷与氢气的分离，生产CNG/LNG，以及纯氢产品
·天然气脱硫化氢
·石油炼化工艺过程中氢气与一氧化碳比例的调整
·石油炼化工艺中催化干气中氢气的回收
·氦气的回收提纯
·六氟化硫（SF₆）气体的回收循环再利用

21.什么纯度及何种流量的氮气生产过程才需要使用加氢或碳载纯化工艺？

随着变压吸附制氮工艺及吸附剂的不断技术进步，一步法生产高纯度氮气的变压吸附技术已日臻完善。过去用氨分解生产的氮氢混合气加入粗制氮气中进行加氢纯化的工艺，早已显落后。这不仅是因为氨分解过程、两步法（粗制氮气及精制氮气）的工艺流程过于繁杂，还由于系统流程长、环节多、氨分解装置的不安全及维护工作量大等等，整体运行下来，一步法生产99.999%N₂的最终综合的成本，不一定会高于加氢纯化或碳载纯化的工艺。因此除非需要大规模高纯氮或ppb级纯度的超纯氮气需要用两步法的工艺。

本公司可以设计制造1000Nm³/h、99.999%N₂以下规格的一步法生产氮气的装置，并已在实际运行中取得了非常成熟的经验。如本公司的一套700Nm³/h @99.999%N₂的装置，已在印尼国家石油公司连续运行了4年以上，客户可放心选用本公司此类档次的一步法生产高纯氮装置。