制氮機吸附和再生原理

變壓吸附制氮機是以空氣為原料，利用分子篩吸附劑對空氣中氮、氧吸附性能的不同，在常溫下變壓吸附(簡稱PSA)制取氮氣。主要結構由空氣凈化系統、自動控制系統、制氮系統、氮氣儲罐等部分構成。變壓吸附制氮技術，具有能耗低、低噪音、無污染、操作簡便、性能穩定等優點。可滿足各種用氣需要，在冶煉、金屬加工、石化工業、電子工業、食品行業、倉儲運輸等眾多領域得到廣泛使用。

變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA）是一種先進的氣體分離技術，在當今世界的現場供氣方面具有不可替代的地位。吸附劑（稱為碳分子篩）是PSA制氮設備的核心部分，利用氣體介質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進行選擇性吸附，在壓力降低時得到脫附再生，如此交替循環連續不斷地制取產品氮氣。

在吸附平衡情況下，吸附同一氣體時，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，碳分子篩將大量吸附氧氣、二氧化碳和水分。當壓力降到常壓時，碳分子篩對氧氣、二氧化碳和水分的吸附量非常小。

制氮機吸附和再生原理介紹

碳分子篩是由碳組成的多孔物質，孔結構模型為無序堆積碳素結構。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散速度或不同的吸附力。由于氧分子通過碳分子篩微孔系統的狹窄空隙的擴散速度比氮分子快得多。因此，當加壓時它對氧優先吸附，而氮則被富集成高純度氣體。變壓吸附制氮機正是利用這一特性，采用加壓吸附、減壓解吸的方式實現氮氧分離。變壓吸附法通常使用兩塔并聯，交替進行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續的氮氣流。

PSA制氮機工藝流程

壓縮后的空氣經空氣貯存緩沖罐進入活性碳過濾器，除去油和水，然后通過冷干機的干燥冷卻卸壓再經過T級和A級精密過濾后進入兩個吸附塔。PSA制氮工藝流程是采用在常溫下變壓吸附（即PSA）為無熱源的吸附分離過程，碳分子篩對吸附組合（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，碳分子篩在加壓時吸附，減壓時解吸，放出被吸附的部分，使碳分子再生，形成循環操作。變壓吸附過程，循環操作包括：吸附、均壓、降壓、釋放、沖洗，然后再充壓、吸附幾個工作階段，形成循環操作過程。PSA制氮裝置根據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，原料空氣經無油空壓機壓縮調壓后，進入除油系統和冷卻器，再經干燥進入碳分子篩吸附塔，吸附塔的上部排出產品氮氣，被吸附的氧氣直接排放到大氣中，實現碳分子篩的再生。