制氮机原理图 变压吸附制氮原理

变压吸附制氮机原理

变压吸附(PSA)系统采用吸附工作原理，而膜系统则是在选择性渗透的基础上进行气体分离。

变压吸附。在变压吸附过程中，压缩空气首先经过一组过滤器，以去除夹带的油和水。然后，经过纯化的空气进入两个配有碳分子筛(CMS)的吸附容器之一。其余杂质，如二氧化碳和残留水分，由位于吸附床入口处的碳分子筛进行吸附。在高压力下，碳分子筛选择性地吸附氧气，使通过的氮气达到所需要的纯度等级。在这个过程中，一个容器生产氮气，另一个容器在压力作用下去除吸附的氧气，并排放到大气中。通过两个吸附床之间的吸附和解吸附循环，持续产生氮气。

变压吸附制氮机原理图

选择氮气供应方案时应考虑两个最重要因素：需要的氮气纯度和氮气流速。通过调整空气压缩机和含有碳分子筛的吸附容器尺寸，可以实现各种流量和纯度组合。变压吸附工艺可以经济高效地生产流速从小于5,000scfh到大于60,000scfh不等，纯度范围为95%-99.9995%的氮气。

膜分离制氮机原理
膜系统采用选择性气体渗透工作原理。典型的膜分离工艺(图2)使用多组分离膜，每个分离膜包括数千个中空纤维。每个经过纤维膜的分子具有特定的渗透率，此渗透率则来自于分子在中空纤维膜的溶入、扩散和溶出能力。渗透率取决于气体在纤维膜中的溶解度和扩散率。压缩气体经过纤维膜时，氧气、水蒸气和二氧化碳被选择性地去除，从而形成富氮气流。
膜系统生产的氮气的纯度通常为95-99.5%，某些情况下，还可以生产纯度高于99.9%的氮气。产品纯度取决于进气纯度、可用分压差和目标回收水平。

膜分离制氮机原理图