变压吸附制氮

变压吸附制氮（PSA制氮机）以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备。碳分子筛是一种以煤为主要原料，经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型分布如图１所示。

图１ 碳分子筛的孔径分布图

碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现O2、N2的动力学分离。这样的孔径分布可使不同的气体以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥空气中的其他气体。变压吸附制氮正是利用碳分子筛的选择吸附特性，采用加压吸附，减压解吸的循环周期，使压缩空气交替进入吸附塔来实现空气分离，从而连续产出高纯度的产品氮气。

图２ 变压吸附制氮工艺流程图

图2为低压高纯氮气站的设计工艺简图。首先利用空压机制备8~9bar压缩空气，经过冷干机、微热再生吸附式干燥机干燥处理后，生成低露点的压缩空气，作为制氮机的原料。压缩空气经过制氮机的氮氧分离后，制取出纯度99.9995％、露点-70℃的氮气，并再经过二氧化碳（CO2）脱除机对但其中的CO2进行分离，确保氮气的高品质。

变压吸附制氮的过程是通过吸附、均压、解析三个环节，三种过程循坏往复，两个吸附塔交替工作，一个吸附的同时，另一个吸附塔再生，实现氮气的持续生产。

吸附：压缩空气进入吸附塔，压力上升到一定值，空气通过吸附塔分离出氮气；

均压：经过吸附周期后，两塔直接连通，单塔压力下降，另一塔上升，使两塔压力平衡；

解析：将使用一部分合格氮气对再生吸附塔塔中的氧气等气体直接吹除，排放到大气中。

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