制氮機(jī)吸附和再生原理

發(fā)布日期： 2019-08-06

變壓吸附制氮機(jī)是以空氣為原料，利用分子篩吸附劑對(duì)空氣中氮、氧吸附性能的不同，在常溫下變壓吸附(簡(jiǎn)稱(chēng)PSA)制取氮?dú)狻Ｖ饕Y(jié)構(gòu)由空氣凈化系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)、制氮系統(tǒng)、氮?dú)鈨?chǔ)罐等部分構(gòu)成。變壓吸附制氮技術(shù)，具有能耗低、低噪音、無(wú)污染、操作簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。可滿(mǎn)足各種用氣需要，在冶煉、金屬加工、石化工業(yè)、電子工業(yè)、食品行業(yè)、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸?shù)缺姸囝I(lǐng)域得到廣泛使用。

制氮機(jī)設(shè)備組成

變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，簡(jiǎn)稱(chēng)PSA）是一種先進(jìn)的氣體分離技術(shù)，在當(dāng)今世界的現(xiàn)場(chǎng)供氣方面具有不可替代的地位。吸附劑（稱(chēng)為碳分子篩）是PSA制氮設(shè)備的核心部分，利用氣體介質(zhì)中不同組份在吸附劑上的吸附容量的不同，吸附劑在壓力升高時(shí)進(jìn)行選擇性吸附，在壓力降低時(shí)得到脫附再生，如此交替循環(huán)連續(xù)不斷地制取產(chǎn)品氮?dú)狻?/p>

在吸附平衡情況下，吸附同一氣體時(shí)，氣體壓力越高，則吸附劑的吸附量越大。反之，壓力越低，則吸附量越小。如下圖所示：

如上所述，在空氣壓力升高時(shí)，碳分子篩將大量吸附氧氣、二氧化碳和水分。當(dāng)壓力降到常壓時(shí)，碳分子篩對(duì)氧氣、二氧化碳和水分的吸附量非常小。

制氮機(jī)吸附和再生原理介紹

碳分子篩是由碳組成的多孔物質(zhì)，孔結(jié)構(gòu)模型為無(wú)序堆積碳素結(jié)構(gòu)。它分離空氣的能力，取決于空氣中各種氣體在碳分子篩微孔中的不同擴(kuò)散速度或不同的吸附力。由于氧分子通過(guò)碳分子篩微孔系統(tǒng)的狹窄空隙的擴(kuò)散速度比氮分子快得多。因此，當(dāng)加壓時(shí)它對(duì)氧優(yōu)先吸附，而氮?jiǎng)t被富集成高純度氣體。變壓吸附制氮機(jī)正是利用這一特性，采用加壓吸附、減壓解吸的方式實(shí)現(xiàn)氮氧分離。變壓吸附法通常使用兩塔并聯(lián)，交替進(jìn)行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續(xù)的氮?dú)饬鳌?/strong>

PSA制氮機(jī)工藝流程

壓縮后的空氣經(jīng)空氣貯存緩沖罐進(jìn)入活性碳過(guò)濾器，除去油和水，然后通過(guò)冷干機(jī)的干燥冷卻卸壓再經(jīng)過(guò)T級(jí)和A級(jí)精密過(guò)濾后進(jìn)入兩個(gè)吸附塔。PSA制氮工藝流程是采用在常溫下變壓吸附（即PSA）為無(wú)熱源的吸附分離過(guò)程，碳分子篩對(duì)吸附組合（主要是氧分子）的吸附容量因其分壓升高而增加，因其分壓的下降而減少。這樣，碳分子篩在加壓時(shí)吸附，減壓時(shí)解吸，放出被吸附的部分，使碳分子再生，形成循環(huán)操作。變壓吸附過(guò)程，循環(huán)操作包括：吸附、均壓、降壓、釋放、沖洗，然后再充壓、吸附幾個(gè)工作階段，形成循環(huán)操作過(guò)程。PSA制氮裝置根據(jù)流程的再生壓力不同，可分為真空再生和常壓再生流程。在兩種流程中，原料空氣經(jīng)無(wú)油空壓機(jī)壓縮調(diào)壓后，進(jìn)入除油系統(tǒng)和冷卻器，再經(jīng)干燥進(jìn)入碳分子篩吸附塔，吸附塔的上部排出產(chǎn)品氮?dú)猓晃降难鯕庵苯优欧诺酱髿庵校瑢?shí)現(xiàn)碳分子篩的再生。