制氮機(jī)如何制氮

 

制氮機(jī)，是指以空氣為原料，利用物理方法將其中的氧和氮分離而獲得氮?dú)獾脑O(shè)備。根據(jù)分類(lèi)方法的不同，即深冷空分法、分子篩空分法(PSA)和膜空分法，工業(yè)上應(yīng)用的制氮機(jī)，可以分為三種。

各種制氮方法的比較
1、膜分離法
2、變壓吸附法
3、深冷法 

膜分離法
1、分離介質(zhì):中空纖維膜
2、分離原理：有壓滲透
3、氮產(chǎn)量Nm3/h:≤5000
4、氮?dú)饧兌龋?5%-99.9%
5、露點(diǎn)：-60℃- -70℃
6、運(yùn)行費(fèi)用：最低

變壓吸附法
1、分離介質(zhì)：碳分子篩
2、分離原理：加壓吸附，減壓脫附
3、氮?dú)饬縉m3/h:≤2000
4、氮?dú)饧兌龋?5%-99.9995%
5、露點(diǎn)：-40℃
6、運(yùn)行費(fèi)用：中等

 

深冷法
1、分離介質(zhì)：無(wú)
2、分離原理：將空氣液化根據(jù)氧和氮沸點(diǎn)達(dá)到分離
3、氮產(chǎn)量Nm3/h:≥500
4、氮?dú)饧兌龋?9%-99.999%
5、露點(diǎn)：-40℃
6、運(yùn)行費(fèi)用：最高

制氮機(jī)原理
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?dú)?。?jīng)過(guò)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。由于空氣動(dòng)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(lái)，形成成品氮?dú)?。然后?jīng)減壓至常壓，吸附劑脫附所吸附的氧氣等雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)再生。一般在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)吸附塔，一塔吸附產(chǎn)氮，另一塔脫附再生，通過(guò)PLC程序控制器控制氣動(dòng)閥的啟閉，使兩塔交替循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)氮?dú)庵康?。整套系統(tǒng)由以下部件組成：壓縮空氣凈化組件、空氣儲(chǔ)罐、氧氮分離裝置、氮?dú)饩彌_罐。

1、壓縮空氣凈化組件
空氣壓縮機(jī)提供的壓縮空氣首先通入壓縮空氣凈化組件中，壓縮空氣先由管道過(guò)濾器除去大部分的油、水、塵，再經(jīng)冷凍干燥機(jī)進(jìn)一步除水、精過(guò)濾器除油、除塵，并由在緊隨其后的超精過(guò)濾器進(jìn)行深度凈化。根據(jù)系統(tǒng)工況，特別設(shè)計(jì)了一套壓縮空氣除油器，用來(lái)防止可能出現(xiàn)的微量油滲透，為碳分子篩提供充分保護(hù)。設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目諝鈨艋M件確保了碳分子篩的使用壽命。經(jīng)本組件處理后的潔凈空氣可用于儀表空氣。

2、空氣儲(chǔ)罐
空氣儲(chǔ)罐的作用是：降低氣流脈動(dòng)，起緩沖作用；從而減小系統(tǒng)壓力波動(dòng)，使壓縮空氣平穩(wěn)地通過(guò)壓縮空氣凈化組件，以便充分除去油水雜質(zhì)，減輕后續(xù)PSA氧氮分離裝置的負(fù)荷。同時(shí)，在吸附塔進(jìn)行工作切換時(shí)，它也為PSA氧氮分離裝置提供短時(shí)間內(nèi)迅速升壓所需的大量壓縮空氣，使吸附塔內(nèi)壓力很快上升到工作壓力，保證了設(shè)備可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。

3、氧氮分離裝置
裝有專(zhuān)用碳分子篩的吸附塔共有A、B兩只。當(dāng)潔凈的壓縮空氣進(jìn)入A塔入口端經(jīng)碳分子篩向出口端流動(dòng)時(shí)，O2、CO2和H2O被其吸附，產(chǎn)品氮?dú)庥晌剿隹诙肆鞒?。?jīng)一段時(shí)間后，A塔內(nèi)的碳分子篩吸附飽和。這時(shí)，A塔自動(dòng)停止吸附，壓縮空氣流入B塔進(jìn)行吸氧產(chǎn)氮，對(duì)并A塔分子篩進(jìn)行再生。分子篩的再生是通過(guò)將吸附塔迅速下降至常壓脫除已吸附的O2、CO2和H2O來(lái)實(shí)現(xiàn)的。兩塔交替進(jìn)行吸附和再生，完成氧氮分離，連續(xù)輸出氮?dú)狻Ｉ鲜鲞^(guò)程均由可編程序控制器（PLC）來(lái)控制。當(dāng)出氣端氮?dú)饧兌却笮≡O(shè)定值時(shí)，PLC程序作用，自動(dòng)放空閥門(mén)打開(kāi)，將不合格氮?dú)庾詣?dòng)放空，確保不合格氮?dú)獠涣飨蛴脷恻c(diǎn)。氣體放空時(shí)利用消聲使噪聲小于75dBA。

4、氮?dú)饩彌_罐
氮?dú)饩彌_罐用于均衡從氮氧分離系統(tǒng)分離出來(lái)的氮?dú)獾膲毫图兌?，保證連續(xù)供給氮?dú)夥€(wěn)定。同時(shí)，在吸附塔進(jìn)行工作切換后，它將本身的部分氣體回充吸附塔，一方面幫助吸附塔升壓，另外也起到保護(hù)床層的作用，在設(shè)備工作過(guò)程中起到極重要的工藝輔助作用。