《PSA变压吸附高纯制氮机》编制说明

团体标准

《PSA变压吸附高纯制氮机》

编制说明

（征求意见稿）

2023年10月

《PSA变压吸附高纯制氮机》编制说明

一、标准制定的目的、意义

随着科学技术的发展，氮气在工业生产中发挥着越来越重要的

作用。氮气是空气的主要组成，其体积分数达到78%，其是一种惰

性气体，化学性质不活泼，通常情况下不易与其它物质发生反应。

除合成氨外，氮气通常被作为保护气、隔绝气，广泛用于冶金、化

工、煤炭、食品、医药、电子、磁材、运输、热处理、轮胎、热电、

航空等行业。

现代工业用氮的制取方法都是以空气为原料，将其中的氮和氮

分离而获得。目前主要有三种，即深冷空分法、分子筛吸附法PSA

（Pressureswingadsorption，即变压吸附）和膜分离法。分子筛

吸附法（PSA）具有流程简单、启动时间短、设备数量少、能耗低、

占地小等优点，且可实现无人化自动操作，适合连续化工艺要求，

目前应用最为广泛，产品纯度可达95%～99.9999%。

GB/T3864—2008《工业氮》中要求氮气含量不小于99.2%（体

积分数），GB/T8979—2008《纯氮、高纯氮和超纯氮》中分别要求

纯氮、高纯氮和超纯氮含量不小于99.99%、99.999%、99.9999%

（体积分数），传统的PSA制氮技术纯度已经不能满足纯氮以上的

要求。例如航天发射用氮II级（用于火箭燃料增压剂、发射台置

换气和安全保护气，宇航员操纵气、空间模拟室，飞机燃料管路的

清洗气等）要求氮气含量不小于99.998%，电子工业（大规模集成

电路、电视机及半导体元件处理的氮气源）要求氮气含量不小于

99.9999%。因此，既保留PSA制氮技术的优点，又能提高氮气浓度

至纯氮要求以上的PSA变压吸附高纯制氮机具有很大的实用价值。

PSA变压吸附高纯制氮机基于现有的国家行业标准JB/T

6427—2015《变压吸附制氮、制氮设备》。PSA变压吸附制氮机技

2

术成熟，已经大规模应用。PSA变压吸附高纯制氮机以PSA变压吸

附制氮机为基础，在此基础上加入了氮气纯化装置，采用碳脱氮工

艺，将第一级氮气（即PSA变压吸附制氮机制取的氮气）中的氮气

与纯化装置中的碳进行反应脱除氮气，可得到超高纯度的氮气。

PSA变压吸附高纯制氮机作为一种高端装备，现所适用的标准

无法满足超高纯度氮气的要求，无法满足行业高速健康发展要求。

因此制订并发布一套《PSA变压吸附高纯制氮机》团体标准，对于树

立行业标杆标准、促进产业健康发展，十分必要且迫在眉睫。

二、标准编制原则及依据

1.按照GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分：标准化

文件的结构和起草规则》要求进行编写。

2.参照相关法律、法规和规定，在编制过程中着重考虑了科学

性、适用性和可操作性。

三、项目背景及工作情况

（一）任务来源

本项目依据中国国际科技促进会[2023]中科促标字852号文件

“关于开展《PSA变压吸附高纯制氮机》团体标准立项通知”，归口

单位为中国国际科技促进会。

（二）标准起草单位

本标准的主要起草单位是浙江凯斯泰克制造科技有限公司、浙

江远大空分设备有限公司、杭州信隆净化设备有限公司、杭州昊海

企业管理咨询有限公司等参与起草。

（三）标准研制过程及相关工作计划

1、研制过程

2023年6月1日，浙江凯斯泰克制造科技有限公司等单位组建标

准起草小组，明确各参与人员职责分工、研制计划、时间进度安排

3

等情况。

2023年6月至2023年7月，起草小组标准起草小组以浙江凯斯泰

克制造科技有限公司的实际生产经验为基础，收集相关标准、科研

成果、期刊文献等资料，研究各项目指标的合理性和可行性，经过

汇总、分析、整理，明确了标准的主要框架，确定了标准的主要内

容，形成标准草案。

2023年7月至2023年9月，起草小组展开内部会议，修改完善技

术指标要求。

2023年9月，经过中国国际科技促进会确认审核，同意立项。

2、验证要求

标准起草工作组对国内外该类产品和技术发展趋势进行了全面调研，

经过大量查证并结合实际应用经验，全面总结和归纳出了产品技术指标，

主要方法确定依据为客户指标。

本标准为新制定的团体标准，为了验证本文件技术指标的科学性及

合理性，在浙江凯斯泰克制造科技有限公司进行了试验和验证，其实测

数据如下表所示，通过对比证实本文件的技术指标能满足产品验收的要

求。

序验证结

检验项目检验要求检验结果

号果

单位制氮单位制氮电耗应不大于0.65kW・

1符合要求合格

电耗h/Nm3

2启动时间启动时间应不大于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

在额定工作压力下保压至少30min，

4气密性符合要求合格

压力衰减不超过20kPa

5噪声噪声应不大于80dB（A）符合要求合格

控制系统应采用实时控制技术，支

6持工业互联网，预留具备远程监符合要求合格

管、在线管理和机器联网等功能。

控制系统

控制系统可实现对整套工艺过程的

7控制，设备运行情况可全面监控，符合要求合格

人机界面、状态显示和任务操作通

4

过触摸屏或上位机系统完成

设备应具有在线监测显示功能，可

8实时监测显示氮气流量、压力、纯符合要求合格

度等

设备应具有流量、纯度、压力、温

9度等超限报警监视及必要的连锁保符合要求合格

护功能

设备应具有不合格氮气自动排放功

10符合要求合格

能

11接地电阻应不大于0.1Ω符合要求合格

12绝缘电阻应不小于1MΩ符合要求合格

电气安全

警示标志应符合GB/T5226.1—2019

13符合要求合格

中16.2的要求

注：以产量30Nm3/hPSA变压吸附高纯制氮机为例。

四、标准制定的基本原则

按照GB/T1.1－2020《标准化工作导则第1部分：标准化文

件的结构和起草规则》要求进行编写。

五、标准主要内容

本标准主要技术内容包含：1、工作条件；2、一般要求；3、外

观；4、单位制氮电耗；5、启动时间；6、空氮比；7、气密性；8、

噪声；9、控制系统；10、电气安全。

5.1工作条件

制氮机运行环境应符合下列要求：

a)环境温度：2℃～40℃；

b)相对湿度：≤80%；

c)大气压力：80kPa～106kPa；

d)通风良好，周围空气应干净、无油雾，无腐蚀性气体等。

冷却水应符合下列要求：

a)进水温度：≤32℃；

5

b)进水压力：0.2MPa～0.5MPa；

c)冷却水量：满足整套设备单位时间内所需的冷却水量；

d)PH值：7～8；

e)悬浮物含量：≤100mg/L。

电源应符合下列要求：

a)单相：220V±22V，50Hz±1Hz；

b)三相：380V±38V，50Hz±1Hz。

5.2一般要求

压力容器应符合GB150和《固定式压力容器安全技术监察规程》

及有关标准、法规的规定。

压力管道应符合《压力管道安全技术监察规程—工业管道》有

关标准、法规规定。安装应符合TSGD2001《压力管道元件制造许可

规则》有关标准、法规规定。

配套用换热器、冷冻干燥机、仪器、仪表、阀门等应符合相应

标准及技术文件的规定。

5.3外观

外露部件要求无毛刺、飞边等缺陷。

连接件要求紧固、可靠并符合相关的规定。

应喷刷高温防锈漆，颜色应和协调统一、光滑、明亮，不允许

有脱皮、流痕、落漆等现象。

各金属管路焊缝和焊点表面应均匀完整，不得有明显的疤痕、

夹渣及飞溅物等缺陷。

5.4性能

5.4.1单位制氮电耗

单位制氮电耗应不大于0.65kW・h/h。

6

5.4.2启动时间

启动时间应不大于150min。

5.4.3空氮比

空氮比不大于3.6：1。

5.4.4气密性

在额定工作压力下保压至少30min，压力衰减不超过20kPa。

5.4.5噪声

噪声应不大于80dB（A）。

5.5控制系统

控制系统应采用实时控制技术，支持工业互联网，预留具备远

程监管、在线管理和机器联网等功能。

控制系统可实现对整套工艺过程的控制，设备运行情况可全面

监控，人机界面、状态显示和任务操作通过触摸屏或上位机系统完

成。

设备应具有在线监测显示功能，可实时监测显示氮气流量、压

力、纯度等。

设备应具有流量、纯度、压力、温度等超限报警监视及必要的

连锁保护功能。

设备应具有不合格氮气自动排放功能。

5.6电气安全

5.6.1接地电阻

接地电阻应不大于0.1Ω。

5.6.2绝缘电阻

绝缘电阻应不小于1MΩ。

5.6.3警示标志

7

应符合GB/T5226.1—2019中16.2的要求。

6试验方法

6.1外观

采用目测法检查。

6.2性能

6.2.1单位制氮电耗

按JB/T6427—2015的规定进行。

6.2.2启动时间

使用计时器测量从设备开机到产品气达到要求的纯度与产量所需

的时间。

6.2.3空氮比

按JB/T6427—2015中6.4.1的规定测量压缩空气流量与氮气流量，

计算压缩空气流量与氮气流量的比值。

6.2.4气密性

采用压缩空气，使设备压力缓慢上升，达到额定工作压力后，保

压30min，记录压力衰减值。

6.2.5噪声

按JB/T6427—2015中6.4.5的规定进行检测。

6.3控制系统

开机验证。

6.4电气安全

6.4.1接地电阻

按GB/T5226.1—2019中18.2.2的规定对接地电阻进行检测。

6.4.2绝缘电阻

按GB/T5226.1—2019中18.3的规定对绝缘电阻进行检测。

6.4.3警示标志

目测检测。

六、与有关法律法规和强制性标