《PSA變壓吸附高純制氮機(jī)》編制說明

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

《PSA變壓吸附高純制氮機(jī)》

編制說明

（征求意見稿）

2023年10月

《PSA變壓吸附高純制氮機(jī)》編制說明

一、標(biāo)準(zhǔn)制定的目的、意義

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，氮?dú)庠诠I(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的

作用。氮?dú)馐强諝獾闹饕M成，其體積分?jǐn)?shù)達(dá)到78%，其是一種惰

性氣體，化學(xué)性質(zhì)不活潑，通常情況下不易與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。

除合成氨外，氮?dú)馔ǔ１蛔鳛楸Ｗo(hù)氣、隔絕氣，廣泛用于冶金、化

工、煤炭、食品、醫(yī)藥、電子、磁材、運(yùn)輸、熱處理、輪胎、熱電、

航空等行業(yè)。

現(xiàn)代工業(yè)用氮的制取方法都是以空氣為原料，將其中的氮和氮

分離而獲得。目前主要有三種，即深冷空分法、分子篩吸附法PSA

（Pressureswingadsorption，即變壓吸附）和膜分離法。分子篩

吸附法（PSA）具有流程簡(jiǎn)單、啟動(dòng)時(shí)間短、設(shè)備數(shù)量少、能耗低、

占地小等優(yōu)點(diǎn)，且可實(shí)現(xiàn)無人化自動(dòng)操作，適合連續(xù)化工藝要求，

目前應(yīng)用最為廣泛，產(chǎn)品純度可達(dá)95%～99.9999%。

GB/T3864—2008《工業(yè)氮》中要求氮?dú)夂坎恍∮?9.2%（體

積分?jǐn)?shù)），GB/T8979—2008《純氮、高純氮和超純氮》中分別要求

純氮、高純氮和超純氮含量不小于99.99%、99.999%、99.9999%

（體積分?jǐn)?shù)），傳統(tǒng)的PSA制氮技術(shù)純度已經(jīng)不能滿足純氮以上的

要求。例如航天發(fā)射用氮II級(jí)（用于火箭燃料增壓劑、發(fā)射臺(tái)置

換氣和安全保護(hù)氣，宇航員操縱氣、空間模擬室，飛機(jī)燃料管路的

清洗氣等）要求氮?dú)夂坎恍∮?9.998%，電子工業(yè)（大規(guī)模集成

電路、電視機(jī)及半導(dǎo)體元件處理的氮?dú)庠矗┮蟮獨(dú)夂坎恍∮?/p>

99.9999%。因此，既保留PSA制氮技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又能提高氮?dú)鉂舛?/p>

至純氮要求以上的PSA變壓吸附高純制氮機(jī)具有很大的實(shí)用價(jià)值。

PSA變壓吸附高純制氮機(jī)基于現(xiàn)有的國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T

6427—2015《變壓吸附制氮、制氮設(shè)備》。PSA變壓吸附制氮機(jī)技

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術(shù)成熟，已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。PSA變壓吸附高純制氮機(jī)以PSA變壓吸

附制氮機(jī)為基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上加入了氮?dú)饧兓b置，采用碳脫氮工

藝，將第一級(jí)氮?dú)猓碢SA變壓吸附制氮機(jī)制取的氮?dú)猓┲械牡獨(dú)?/p>

與純化裝置中的碳進(jìn)行反應(yīng)脫除氮?dú)?，可得到超高純度的氮?dú)狻?/p>

PSA變壓吸附高純制氮機(jī)作為一種高端裝備，現(xiàn)所適用的標(biāo)準(zhǔn)

無法滿足超高純度氮?dú)獾囊?，無法滿足行業(yè)高速健康發(fā)展要求。

因此制訂并發(fā)布一套《PSA變壓吸附高純制氮機(jī)》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于樹

立行業(yè)標(biāo)桿標(biāo)準(zhǔn)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，十分必要且迫在眉睫。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則及依據(jù)

1.按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化

文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》要求進(jìn)行編寫。

2.參照相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過程中著重考慮了科學(xué)

性、適用性和可操作性。

三、項(xiàng)目背景及工作情況

（一）任務(wù)來源

本項(xiàng)目依據(jù)中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)[2023]中科促標(biāo)字852號(hào)文件

“關(guān)于開展《PSA變壓吸附高純制氮機(jī)》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)通知”，歸口

單位為中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)。

（二）標(biāo)準(zhǔn)起草單位

本標(biāo)準(zhǔn)的主要起草單位是浙江凱斯泰克制造科技有限公司、浙

江遠(yuǎn)大空分設(shè)備有限公司、杭州信隆凈化設(shè)備有限公司、杭州昊海

企業(yè)管理咨詢有限公司等參與起草。

（三）標(biāo)準(zhǔn)研制過程及相關(guān)工作計(jì)劃

1、研制過程

2023年6月1日，浙江凱斯泰克制造科技有限公司等單位組建標(biāo)

準(zhǔn)起草小組，明確各參與人員職責(zé)分工、研制計(jì)劃、時(shí)間進(jìn)度安排

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等情況。

2023年6月至2023年7月，起草小組標(biāo)準(zhǔn)起草小組以浙江凱斯泰

克制造科技有限公司的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，收集相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、科研

成果、期刊文獻(xiàn)等資料，研究各項(xiàng)目指標(biāo)的合理性和可行性，經(jīng)過

匯總、分析、整理，明確了標(biāo)準(zhǔn)的主要框架，確定了標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)

容，形成標(biāo)準(zhǔn)草案。

2023年7月至2023年9月，起草小組展開內(nèi)部會(huì)議，修改完善技

術(shù)指標(biāo)要求。

2023年9月，經(jīng)過中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)確認(rèn)審核，同意立項(xiàng)。

2、驗(yàn)證要求

標(biāo)準(zhǔn)起草工作組對(duì)國(guó)內(nèi)外該類產(chǎn)品和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了全面調(diào)研，

經(jīng)過大量查證并結(jié)合實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，全面總結(jié)和歸納出了產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)，

主要方法確定依據(jù)為客戶指標(biāo)。

本標(biāo)準(zhǔn)為新制定的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，為了驗(yàn)證本文件技術(shù)指標(biāo)的科學(xué)性及

合理性，在浙江凱斯泰克制造科技有限公司進(jìn)行了試驗(yàn)和驗(yàn)證，其實(shí)測(cè)

數(shù)據(jù)如下表所示，通過對(duì)比證實(shí)本文件的技術(shù)指標(biāo)能滿足產(chǎn)品驗(yàn)收的要

求。

序驗(yàn)證結(jié)

檢驗(yàn)項(xiàng)目檢驗(yàn)要求檢驗(yàn)結(jié)果

號(hào)果

單位制氮單位制氮電耗應(yīng)不大于0.65kW?

1符合要求合格

電耗h/Nm3

2啟動(dòng)時(shí)間啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)不大于150min符合要求合格

3空氮比空氮比不大于3.6：1符合要求合格

在額定工作壓力下保壓至少30min，

4氣密性符合要求合格

壓力衰減不超過20kPa

5噪聲噪聲應(yīng)不大于80dB（A）符合要求合格

控制系統(tǒng)應(yīng)采用實(shí)時(shí)控制技術(shù)，支

6持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，預(yù)留具備遠(yuǎn)程監(jiān)符合要求合格

管、在線管理和機(jī)器聯(lián)網(wǎng)等功能。

控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)整套工藝過程的

7控制，設(shè)備運(yùn)行情況可全面監(jiān)控，符合要求合格

人機(jī)界面、狀態(tài)顯示和任務(wù)操作通

4

過觸摸屏或上位機(jī)系統(tǒng)完成

設(shè)備應(yīng)具有在線監(jiān)測(cè)顯示功能，可

8實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示氮?dú)饬髁?、壓力、純符合要求合?/p>

度等

設(shè)備應(yīng)具有流量、純度、壓力、溫

9度等超限報(bào)警監(jiān)視及必要的連鎖保符合要求合格

護(hù)功能

設(shè)備應(yīng)具有不合格氮?dú)庾詣?dòng)排放功

10符合要求合格

能

11接地電阻應(yīng)不大于0.1Ω符合要求合格

12絕緣電阻應(yīng)不小于1MΩ符合要求合格

電氣安全

警示標(biāo)志應(yīng)符合GB/T5226.1—2019

13符合要求合格

中16.2的要求

注：以產(chǎn)量30Nm3/hPSA變壓吸附高純制氮機(jī)為例。

四、標(biāo)準(zhǔn)制定的基本原則

按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文

件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》要求進(jìn)行編寫。

五、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容

本標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容包含：1、工作條件；2、一般要求；3、外

觀；4、單位制氮電耗；5、啟動(dòng)時(shí)間；6、空氮比；7、氣密性；8、

噪聲；9、控制系統(tǒng)；10、電氣安全。

5.1工作條件

制氮機(jī)運(yùn)行環(huán)境應(yīng)符合下列要求：

a)環(huán)境溫度：2℃～40℃；

b)相對(duì)濕度：≤80%；

c)大氣壓力：80kPa～106kPa；

d)通風(fēng)良好，周圍空氣應(yīng)干凈、無油霧，無腐蝕性氣體等。

冷卻水應(yīng)符合下列要求：

a)進(jìn)水溫度：≤32℃；

5

b)進(jìn)水壓力：0.2MPa～0.5MPa；

c)冷卻水量：滿足整套設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)所需的冷卻水量；

d)PH值：7～8；

e)懸浮物含量：≤100mg/L。

電源應(yīng)符合下列要求：

a)單相：220V±22V，50Hz±1Hz；

b)三相：380V±38V，50Hz±1Hz。

5.2一般要求

壓力容器應(yīng)符合GB150和《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》

及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)的規(guī)定。

壓力管道應(yīng)符合《壓力管道安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程—工業(yè)管道》有

關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)規(guī)定。安裝應(yīng)符合TSGD2001《壓力管道元件制造許可

規(guī)則》有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)規(guī)定。

配套用換熱器、冷凍干燥機(jī)、儀器、儀表、閥門等應(yīng)符合相應(yīng)

標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)文件的規(guī)定。

5.3外觀

外露部件要求無毛刺、飛邊等缺陷。

連接件要求緊固、可靠并符合相關(guān)的規(guī)定。

應(yīng)噴刷高溫防銹漆，顏色應(yīng)和協(xié)調(diào)統(tǒng)一、光滑、明亮，不允許

有脫皮、流痕、落漆等現(xiàn)象。

各金屬管路焊縫和焊點(diǎn)表面應(yīng)均勻完整，不得有明顯的疤痕、

夾渣及飛濺物等缺陷。

5.4性能

5.4.1單位制氮電耗

單位制氮電耗應(yīng)不大于0.65kW?h/h。

6

5.4.2啟動(dòng)時(shí)間

啟動(dòng)時(shí)間應(yīng)不大于150min。

5.4.3空氮比

空氮比不大于3.6：1。

5.4.4氣密性

在額定工作壓力下保壓至少30min，壓力衰減不超過20kPa。

5.4.5噪聲

噪聲應(yīng)不大于80dB（A）。

5.5控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)應(yīng)采用實(shí)時(shí)控制技術(shù)，支持工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，預(yù)留具備遠(yuǎn)

程監(jiān)管、在線管理和機(jī)器聯(lián)網(wǎng)等功能。

控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)整套工藝過程的控制，設(shè)備運(yùn)行情況可全面

監(jiān)控，人機(jī)界面、狀態(tài)顯示和任務(wù)操作通過觸摸屏或上位機(jī)系統(tǒng)完

成。

設(shè)備應(yīng)具有在線監(jiān)測(cè)顯示功能，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示氮?dú)饬髁?、?/p>

力、純度等。

設(shè)備應(yīng)具有流量、純度、壓力、溫度等超限報(bào)警監(jiān)視及必要的

連鎖保護(hù)功能。

設(shè)備應(yīng)具有不合格氮?dú)庾詣?dòng)排放功能。

5.6電氣安全

5.6.1接地電阻

接地電阻應(yīng)不大于0.1Ω。

5.6.2絕緣電阻

絕緣電阻應(yīng)不小于1MΩ。

5.6.3警示標(biāo)志

7

應(yīng)符合GB/T5226.1—2019中16.2的要求。

6試驗(yàn)方法

6.1外觀

采用目測(cè)法檢查。

6.2性能

6.2.1單位制氮電耗

按JB/T6427—2015的規(guī)定進(jìn)行。

6.2.2啟動(dòng)時(shí)間

使用計(jì)時(shí)器測(cè)量從設(shè)備開機(jī)到產(chǎn)品氣達(dá)到要求的純度與產(chǎn)量所需

的時(shí)間。

6.2.3空氮比

按JB/T6427—2015中6.4.1的規(guī)定測(cè)量壓縮空氣流量與氮?dú)饬髁浚?/p>

計(jì)算壓縮空氣流量與氮?dú)饬髁康谋戎怠?/p>

6.2.4氣密性

采用壓縮空氣，使設(shè)備壓力緩慢上升，達(dá)到額定工作壓力后，保

壓30min，記錄壓力衰減值。

6.2.5噪聲

按JB/T6427—2015中6.4.5的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)。

6.3控制系統(tǒng)

開機(jī)驗(yàn)證。

6.4電氣安全

6.4.1接地電阻

按GB/T5226.1—2019中18.2.2的規(guī)定對(duì)接地電阻進(jìn)行檢測(cè)。

6.4.2絕緣電阻

按GB/T5226.1—2019中18.3的規(guī)定對(duì)絕緣電阻進(jìn)行檢測(cè)。

6.4.3警示標(biāo)志

目測(cè)檢測(cè)。

六、與有關(guān)法律法規(guī)和強(qiáng)制性標(biāo)