一、基礎(chǔ)常識    

1．氣體常識

氮氣作為空氣中含量最豐厚的氣體，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，用于阻隔氧氣或空氣的場所。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℃。

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2．壓力常識

變壓吸附（PSA）制氮技術(shù)是加壓吸附、常壓解吸，必須運用緊縮空氣?，F(xiàn)運用的吸附劑——碳分子篩最好吸附壓力為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制氮作業(yè)原理：

變壓吸附制氮機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開釋氧氣，然后別離出氮氣的自動化設(shè)備。碳分子篩是一種以煤為主要質(zhì)料，經(jīng)過研磨、氧化、成型、碳化并經(jīng)過特別的孔型處置技術(shù)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(jié)O2、N2的動力學(xué)別離。這樣的孔徑散布可使不一樣的氣體以不一樣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的別離作用是依據(jù)這兩種氣體的動力學(xué)直徑的細小差別，O2分子的動力學(xué)直徑較小，因此在碳分子篩的微孔中有較快的分散速率，N2分子的動力學(xué)直徑較大，因此分散速率較慢。緊縮空氣中的水和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的吸附特性能夠用平衡吸附曲線和動態(tài)吸附曲線直觀表現(xiàn)出來：

由這兩個吸附曲線能夠看出，吸附壓力的添加，可使O2、N2的吸附量一起增大，且O2的吸附量添加起伏要大一些。變壓吸附周期短，O2、N2的吸附量遠沒有到達平衡（最大值），所以O(shè)2、N2分散速率的差別使O2的吸附量在短時間內(nèi)大大超越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，使緊縮空氣替換進入吸附塔（也能夠單塔完結(jié)）來完結(jié)空氣別離，然后連續(xù)產(chǎn)出高純度的商品氮氣。

三、PSA制氮根本技術(shù)流程：

空氣經(jīng)空壓機緊縮后，經(jīng)過除塵、除油、枯燥后，進入空氣儲罐，經(jīng)過空氣進氣閥、左吸進氣閥進入左吸附塔，塔壓力升高，緊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(jīng)過左吸出氣閥、氮氣產(chǎn)氣閥進入氮氣儲罐，這個進程稱之為左吸，持續(xù)時間為幾十秒。左吸進程完畢后，左吸附塔與右吸附塔經(jīng)過上、下均壓閥連通，使兩塔壓力到達均衡，這個進程稱之為均壓，持續(xù)時間為2~3秒。均壓完畢后，緊縮空氣經(jīng)過空氣進氣閥、右吸進氣閥進入右吸附塔，緊縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，富集的氮氣經(jīng)過右吸出氣閥、氮氣產(chǎn)氣閥進入氮氣儲罐，這個進程稱之為右吸，持續(xù)時間為幾十秒。一起左吸附塔中碳分子篩吸附的氧氣經(jīng)過左排氣閥降壓開釋回大氣傍邊，此進程稱之為解吸。反之左塔吸附時右塔一起也在解吸。為使分子篩中降壓開釋出的氧氣徹底排放到大氣中，氮氣經(jīng)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，一向循環(huán)進行下去。

制氮機的作業(yè)流程是由可編程操控器操控三個二位五通先導(dǎo)電磁閥，再由電磁閥別離操控八個氣動管道閥的開、閉來完結(jié)的。三個二位五通先導(dǎo)電磁閥別離操控左吸、均壓、右吸狀況。左吸、均壓、右吸的時間流程現(xiàn)已存儲在可編程操控器中，在斷電狀況下，三個二位五通先導(dǎo)電磁閥的先導(dǎo)氣都接通氣動管道閥的關(guān)沉默。當(dāng)流程處于左吸狀況時，操控左吸的電磁閥通電，先導(dǎo)氣接通左吸進氣閥、左吸產(chǎn)氣閥、右排氣閥開啟口，使得這三個閥門翻開，完結(jié)左吸進程，一起右吸附塔解吸。當(dāng)流程處于均壓狀況時，操控均壓的電磁閥通電，其它閥封閉；先導(dǎo)氣接通上均壓閥、下均壓閥開啟口，使得這兩個閥門翻開，完結(jié)均壓進程。當(dāng)流程處于右吸狀況時，操控右吸的電磁閥通電，先導(dǎo)氣接通右吸進氣閥、右吸產(chǎn)氣閥、左排氣閥開啟口，使得這三個閥門翻開，完結(jié)右吸進程，一起左吸附塔解吸。每段流程中，除應(yīng)該翻開的閥門外，其它閥門都應(yīng)處于封閉狀況。

二、變壓吸附制氧

變壓吸附制氧，以沸石分子篩吸附劑為中心，依據(jù)吸附劑在較高壓力下挑選吸附氮氣，未被吸附的氧氣在吸附塔頂部集合，作為商品氣輸出。當(dāng)處于吸附的吸附塔接近吸附飽滿之前，質(zhì)料空氣中止進氣，轉(zhuǎn)而向另一只完結(jié)再生的吸附塔均壓，隨后泄壓再生。被均壓的吸附塔引進質(zhì)料空氣開端吸附。兩只吸附塔如此替換重復(fù)，完結(jié)氧氣出產(chǎn)的技術(shù)進程。

工業(yè)用變壓吸附制氧可選用加壓吸附，常壓解吸流程；超大氣壓真空解吸流程；穿透大氣壓真空解吸流程。