變壓吸附制氮機原理

瑞氣生產(chǎn)的制氮機采用變壓吸附的原理，以碳分子篩為吸附劑，以壓縮空氣作為氣源，經(jīng)過氧氮分離分離出氮氣或氧氣的過程。在生產(chǎn)過程中，分子篩制氮機只能產(chǎn)生氮氣或氧氣，以供用戶使用。

變壓吸附（PSA）制氮機是一種逐步取代瓶裝氮氣和深冷空分制氮的供氮方式,它具有設備成本低，體積小、重量輕、操作簡單、維護方便、運行費用小、現(xiàn)場制氮快捷、開關方便、無污染等優(yōu)點。

變壓吸附（Pressure Swing Adsorption 簡稱PSA）制氮技術是一種從壓縮空氣中制取氮氣的高新技術，工業(yè)中已得到廣泛的應用。PSA制氮是利用碳分子篩對空氣中的氮分子、氧分子進行篩分吸附，在壓力升高時，具有很多均勻微孔的碳分子篩吸附氧，在壓力降低時脫附氧，從而達到氧、氮分離目的。實際上碳分子篩吸附氧的同時也吸附氮，由于動力學效應和碳分子篩的微孔特性，氧在碳分子篩微孔中擴散速率遠大于氮。PSA制氮一般在系統(tǒng)中設置兩個填充吸附塔，塔內(nèi)裝填碳分子篩，一塔吸附產(chǎn)氮，另一塔脫附再生，通過PLC程序控制器控制氣動閥的啟閉，使兩塔交替循環(huán)，以實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)高品質氮氣的目的。

碳分子篩分離空氣：

變壓吸附空分制氮采用一種經(jīng)過特殊處理過的活性碳，即碳分子篩（CMS）來實現(xiàn)氧氮分離。

氧分子直徑小，擴散快，較多地進入分子篩固相（微孔）被吸附在碳分子篩表面；氮分子直徑大，擴散慢，進入分子篩固相較少，而在氣相中迅速富集形成氮氣。

碳分子篩對氧氣和氮氣的平衡吸附量隨著吸附壓力的升高而增加，并隨著吸附壓力的降低而減少，我們利用這一關系，組成加壓吸附和減壓解吸的快速循環(huán)操作，從而連續(xù)生產(chǎn)氮氣；所以經(jīng)常注意吸附及解吸壓力是否正常是至關重要的。

制氮流程簡述

空氣壓力越高，碳分子篩表面所吸附的氣體分子越多。壓縮氣體進入吸附塔，從下到上流經(jīng)塔體。吸附塔內(nèi)充滿了碳分子篩，氣體通過時氧分子和氮分子在碳分子篩表面吸附。

由于分子直徑不同，氧分子吸附在碳分子篩表面多于氮分子。根據(jù)流經(jīng)吸附塔空氣的速度，大多數(shù)氧分子被吸附，氮分子由吸附塔上端流出。流量速度決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)品氣中余氧含量高→氮氣純度低

流速低→氧吸附時間長→產(chǎn)品氣中余氧含量低→氮氣純度高

經(jīng)過一段時間后，碳分子篩所吸附的氧分子飽和需進行再生。再生是通過降壓解吸實現(xiàn)的。由于碳分子篩在低壓時吸附能力急驟下降，大多數(shù)氧分子在降壓時從微孔中脫離出來后被回氮沖走排空。這一過程稱為解吸。
為達到連續(xù)供氣，在一個吸附塔處于再生狀態(tài)時，另一個吸附塔為吸附狀態(tài)。所有過程均通過PLC 系統(tǒng)按既定程序控制PC 閥的自動開、閉來實現(xiàn)兩塔交替工作。

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