PSA變壓吸附制氮機工作原理

一、氣體常識：氮氣作為空氣中含量豐厚的氣體，取之不竭，用之不盡。它無色、無味，通明，歸于亞惰性氣體，不維持生命。高純氮氣常作為保護性氣體，用于隔絕氧氣或空氣的場所。氮氣（N2）在空氣中的含量為78.084%（空氣中各種氣體的容積組分為：N2：78.084%、O2：20.9476%、氬氣：0.9364%、CO2：0.0314%、其它還有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2等，但含量很少），分子量為28，沸點：-195.8℃，冷凝點：-210℃。

2．壓力常識： 變壓吸附（PSA）制氮工藝是加壓吸附、常壓解吸，有必要運用壓縮空氣。現(xiàn)運用的吸附劑——碳分子篩的附壓力為0.75~0.9MPa，整個制氮體系中氣體均是帶壓的，具有沖擊能量。

二、PSA變壓吸附制氮機工作原理

PSA變壓吸附制氮機工作原理是以碳分子篩為吸附劑，使用加壓吸附，降壓解吸的原理從空氣中吸附和釋放氧氣，從而別離出氮氣的自動化設備。碳分子篩是一種以煤為主要原料，通過研磨、氧化、成型、碳化并通過特殊的孔型處理工藝加工而成的，外表和內(nèi)部布滿微孔的柱形顆粒狀吸附劑，呈黑色，其孔型散布如下圖所示： 碳分子篩的孔徑散布特性使其能夠完結O2、N2的動力學別離。這樣的孔徑散布可使不同的氣體以不同的速率分散至分子篩的微孔之中，而不會排擠混合氣（空氣）中的任何一種氣體。碳分子篩對O2、N2的別離作用是根據(jù)這兩種氣體的動力學直徑的細小不同，O2分子的動力學直徑較小，因而在碳分子篩的微孔中有較快的分散速率，N2分子的動力學直徑較大，因而分散速率較慢。壓縮空氣中的水和CO2的分散同氧相差不大，而氬分散較慢。終究從吸附塔富集出來的是N2和Ar的混合氣。碳分子篩對O2、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲線和動態(tài)吸附曲線直觀表現(xiàn)出來：由這兩個吸附曲線可以看出，吸附壓力的添加，可使O2、N2的吸附量一起增大，且O2的吸附量添加幅度要大一些。變壓吸附周期短，O2、N2的吸附量遠沒有達到平衡（大值），所以O2、N2分散速率的不同使O2的吸附量在短時間內(nèi)大大超過N2的吸附量。 變壓吸附制氮正是使用碳分子篩的挑選吸附特性，選用加壓吸附，減壓解吸的循環(huán)周期，使壓縮空氣替換進入吸附塔（也可以單塔完結）來完結空氣別離，從而接連產(chǎn)出高純度的產(chǎn)品氮氣。

三、PSA制氮根本工藝流程：立達恒LDH



作業(yè)進程：空氣經(jīng)空壓機壓縮后，通過除塵、除油、干燥后，進入空氣儲罐，通過A塔進氣閥PV101、處理后的壓縮空氣進入到A塔，A塔壓力升高，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，未吸附的氮氣穿過吸附床，通過A塔出氣閥PV106和總出氣閥PV118氮氣產(chǎn)氣閥進入工藝氮氣罐中，這個進程稱之為A塔作業(yè)，持續(xù)時間為一分鐘。A塔作業(yè)完畢后，A吸附塔與B吸附塔通過上、下均壓閥連通PV104、PV105、PV106、PV107，使兩塔壓力達到均衡，這個進程稱之為均壓，持續(xù)時間為2~3秒。均壓完畢后，壓縮空氣通過B塔進氣閥PV102、處理后的壓縮空氣進入到B塔，B塔壓力升高，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，未吸附的氮氣穿過吸附床，通過B塔出氣閥PV107和總出氣閥PV118氮氣產(chǎn)氣閥進入工藝氮氣罐中，這個進程稱之為B塔作業(yè)，持續(xù)時間為一分鐘。一起A吸附塔中碳分子篩吸附的氧氣通過A塔放空閥PV104降壓釋放回大氣傍邊，此進程稱之為解吸。反之A塔吸附時B塔一起也在解吸。為使分子篩中降壓釋放出的氧氣*排放到大氣中，氮氣通過一個常開的反吹閥吹掃正在解吸的吸附塔，把塔內(nèi)的氧氣吹出吸附塔。這個進程稱之為反吹，它與解吸是一起進行的。右吸完畢后，進入均壓進程，再切換到左吸進程，一直循環(huán)進行下去。 制氮機的作業(yè)流程是由可編程操控器操控五個二位五通先導電磁閥，再由電磁閥分別操控八個氣動管道閥的開、閉來完結的。五個二位五通先導電磁閥分別操控A吸、均壓、B吸狀態(tài)。A吸、均壓、B道閥的關閉。