制氮機如何制氮

 

制氮機，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氣的設備。根據(jù)分類方法的不同，即深冷空分法、分子篩空分法(PSA)和膜空分法，工業(yè)上應用的制氮機，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:中空纖維膜
2、分離原理：有壓滲透
3、氮產(chǎn)量Nm3/h:≤5000
4、氮氣純度：95%-99.9%
5、露點：-60℃- -70℃
6、運行費用：最低

變壓吸附法
1、分離介質：碳分子篩
2、分離原理：加壓吸附，減壓脫附
3、氮氣量Nm3/h:≤2000
4、氮氣純度：95%-99.9995%
5、露點：-40℃
6、運行費用：中等

 

深冷法
1、分離介質：無
2、分離原理：將空氣液化根據(jù)氧和氮沸點達到分離
3、氮產(chǎn)量Nm3/h:≥500
4、氮氣純度：99%-99.999%
5、露點：-40℃
6、運行費用：最高

制氮機原理
制氮機是根據(jù)變壓吸附原理，采用高品質的碳分子篩作為吸附劑，在一定的壓力下，從空氣中制取氮氣。經(jīng)過純化干燥的壓縮空氣，在吸附器中進行加壓吸附、減壓脫附。由于空氣動力學效應，氧在碳分子篩微孔中擴散速率遠大于氮，氧被碳分子篩優(yōu)先吸附，氮在氣相中被富集起來，形成成品氮氣。然后經(jīng)減壓至常壓，吸附劑脫附所吸附的氧氣等雜質，實現(xiàn)再生。一般在系統(tǒng)中設置兩個吸附塔，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)高品質氮氣之目的。整套系統(tǒng)由以下部件組成：壓縮空氣凈化組件、空氣儲罐、氧氮分離裝置、氮氣緩沖罐。

1、壓縮空氣凈化組件
空氣壓縮機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濾器除去大部分的油、水、塵，再經(jīng)冷凍干燥機進一步除水、精過濾器除油、除塵，并由在緊隨其后的超精過濾器進行深度凈化。根據(jù)系統(tǒng)工況，特別設計了一套壓縮空氣除油器，用來防止可能出現(xiàn)的微量油滲透，為碳分子篩提供充分保護。設計嚴謹?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、空氣儲罐
空氣儲罐的作用是：降低氣流脈動，起緩沖作用；從而減小系統(tǒng)壓力波動，使壓縮空氣平穩(wěn)地通過壓縮空氣凈化組件，以便充分除去油水雜質，減輕后續(xù)PSA氧氮分離裝置的負荷。同時，在吸附塔進行工作切換時，它也為PSA氧氮分離裝置提供短時間內(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，保證了設備可靠穩(wěn)定的運行。

3、氧氮分離裝置
裝有專用碳分子篩的吸附塔共有A、B兩只。當潔凈的壓縮空氣進入A塔入口端經(jīng)碳分子篩向出口端流動時，O2、CO2和H2O被其吸附，產(chǎn)品氮氣由吸附塔出口端流出。經(jīng)一段時間后，A塔內(nèi)的碳分子篩吸附飽和。這時，A塔自動停止吸附，壓縮空氣流入B塔進行吸氧產(chǎn)氮，對并A塔分子篩進行再生。分子篩的再生是通過將吸附塔迅速下降至常壓脫除已吸附的O2、CO2和H2O來實現(xiàn)的。兩塔交替進行吸附和再生，完成氧氮分離，連續(xù)輸出氮氣。上述過程均由可編程序控制器（PLC）來控制。當出氣端氮氣純度大小設定值時，PLC程序作用，自動放空閥門打開，將不合格氮氣自動放空，確保不合格氮氣不流向用氣點。氣體放空時利用消聲使噪聲小于75dBA。

4、氮氣緩沖罐
氮氣緩沖罐用于均衡從氮氧分離系統(tǒng)分離出來的氮氣的壓力和純度，保證連續(xù)供給氮氣穩(wěn)定。同時，在吸附塔進行工作切換后，它將本身的部分氣體回充吸附塔，一方面幫助吸附塔升壓，另外也起到保護床層的作用，在設備工作過程中起到極重要的工藝輔助作用。