1、變壓吸附制氮機的工作原理及流程PSA制氮機工作原理及工藝流程一、基礎知識1.氣體知識 氮氣作為空氣中含量最豐富的氣體，取之不竭，用之不盡。它無色、無味，透 明， 屬于亞惰性氣體，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%. 02 : 20.9476%、氮氣：09364%、CO2 :0.0314%、其它還有H2、CH4、N2O、03、SO2、NO2等，但含量極少），分 子量 為2&沸點：-1958C。,冷凝點：-210Ce2 . 壓力知識變壓吸附（ PSA） 制氮工藝是加壓

2、吸附、常壓解吸，必須使用壓縮空氣。現使 用的吸附劑一一碳分子篩最佳吸附壓力為07509MPa，整個制氮系統中氣體均是帶壓 的，具有沖擊能量。二、PSA 制氮工作原理：JY/CMS變壓吸附制氮機是以碳分子篩為吸附劑，利用加壓吸附，降壓解吸的原理 從空氣中吸附和釋放氧氣，從而分離出氮氣的自動化設備。碳分子篩是一 種以煤為 主要原料，經過研磨、氧化、成型、碳化并經過特殊的孔型處理工藝 加工而成的， 表面和內部布滿微孔的柱形顆粒狀吸附劑，呈黑色，其孔型分布 如下圖所示： 碳分子篩的孔徑分布特性使其能夠實現 02、N2 的動力學分離這樣的孔徑分布可使 不同的氣體以不同的速率擴散至分子篩的微孔之中，而不會

3、排斥混合氣（空氣）中的任何一種氣體。碳分子篩對 02、N2 的分離作用是基于這兩種氣 體 的動力學直徑的微小差別，02 分子的動力學直徑較小，因而在碳分子篩的微 孔中有 較快的擴散速率，N2分子的動力學直徑較大，因而擴散速率較慢。壓縮空氣中的 水和 CO2 的擴散同氧相差不大，而氮擴散較慢。最終從吸附塔富集出 來的是 N2 和 Ar 的混合氣。碳分子篩對 02、N2 的吸附特性可以用平衡吸附曲線和動態吸附曲線直觀表現 出 來：由這兩個吸附曲線可以看出，吸附壓力的増加，可使 02、N2 的吸附量同時 増 大，且 02 的吸附量増加幅度要大一些。變壓吸附周期短， 02、N2 的吸附量 遠沒有 達到

4、平衡（最大值）,所以 02、N2 擴散速率的差別使 02 的吸附量在短 時間內大大 超過 N2 的吸附量。變壓吸附制氮正是利用碳分子篩的選擇吸附特性，采用加壓吸附，減壓解吸的 循環 周期，使壓縮空氣交替進入吸附塔（也可以單塔完成）來實現空氣分離， 從而連續 產出高純度的產品氮氣。二、PSA制氮基本工藝流程: 空氣經空壓機壓縮后，經過除塵、除油、干燥后，進入空氣儲罐，經過空氣進 氣 閥、左吸進氣閥進入左吸附塔，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，經過左吸出氣閥、氮氣產氣閥進入氮氣儲 罐，這 個過程稱之為左吸，持續時間為幾十秒。左吸過程結束后，左吸附塔與 右吸

5、附塔 通過上、下均壓閥連通，使兩塔壓力達到均衡，這個過程稱之為均 壓，持續時間 為 23 秒。均壓結束后，壓縮空氣經過空氣進氣閥、右吸進氣閥 進入右吸附塔， 壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，富集的氮氣經過右吸出 氣閥、氮氣產氣閥 進入氮氣儲罐，這個過程稱之為右吸，持續時間為幾十秒。 同時左吸附塔中碳分 子篩吸附的氧氣通過左排氣閥降壓釋放回大氣當中，此過 程稱之為解吸。反之左 塔吸附時右塔同時也在解吸。為使分子篩中降壓釋放出 的氧氣完全排放到大氣 中，氮氣通過一個常開的反吹閥吹掃正在解吸的吸附 塔，把塔內的氧氣吹出吸附 塔。這個過程稱之為反吹，它與解吸是同時進行 的。右吸結束后，進入均壓過 程

6、，再切換到左吸過程，一直循環進行下去。制氮機的工作流程是由可編程控制器控制三個二位五通先導電磁閥，再由電磁 閥 分別控制八個氣動管道閥的開、閉來完成的。三個二位五通先導電磁閥分別 控制 左吸、均壓、右吸狀態。左吸、均壓、右吸的時間流程已經存儲在可編程 控制器 中，在斷電狀態下，三個二位五通先導電磁閥的先導氣都接通氣動管道 閥的關閉 口。當流程處于左吸狀態時，控制左吸的電磁閥通電，先導氣接通左 吸進氣閥、 左吸產氣閥、右排氣閥開啟口，使得這三個閥門打開，完成左吸過 程，同時右吸 附塔解吸。當流程處于均壓狀態時，控制均壓的電磁閥通電，其 它閥關閉；先導 氣接通上均壓閥、下均壓閥開啟口，使得這兩個閥門打開，完 成均壓過程。當流 程處于右吸狀態時，控制右吸的電磁閥通電，先導氣接通右 吸進氣閥、右吸產氣 閥、左排氣閥開啟口，使得這三個閥門打開，完成右吸過 程，同時左吸附塔解 吸。每段流程中，除應該打開的閥門外，其它閥門都應處 于關閉狀態。三、變壓吸附制氧變壓吸附制氧，以沸石分子篩吸附劑為核心，根據吸附劑在 較高 壓力下選擇吸附氮氣，未被吸附的氧氣在吸附塔頂部聚集，作為產品氣輸 出。當處 于吸附的吸附塔臨近吸附飽和之前，原料空氣停止進氣，轉而向另一 只完成再生的