制氮机吸附和再生原理

变压吸附制氮机是以空气为原料，利用分子筛吸附剂对空气中氮、氧吸附性能的不同，在常温下变压吸附(简称PSA)制取氮气。主要结构由空气净化系统、自动控制系统、制氮系统、氮气储罐等部分构成。变压吸附制氮技术，具有能耗低、低噪音、无污染、操作简便、性能稳定等优点。可满足各种用气需要，在冶炼、金属加工、石化工业、电子工业、食品行业、仓储运输等众多领域得到广泛使用。

变压吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）是一种先进的气体分离技术，在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位。吸附剂（称为碳分子筛）是PSA制氮设备的核心部分，利用气体介质中不同组份在吸附剂上的吸附容量的不同，吸附剂在压力升高时进行选择性吸附，在压力降低时得到脱附再生，如此交替循环连续不断地制取产品氮气。

在吸附平衡情况下，吸附同一气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸附量越大。反之，压力越低，则吸附量越小。如下图所示：

如上所述，在空气压力升高时，碳分子筛将大量吸附氧气、二氧化碳和水分。当压力降到常压时，碳分子筛对氧气、二氧化碳和水分的吸附量非常小。

制氮机吸附和再生原理介绍

碳分子筛是由碳组成的多孔物质，孔结构模型为无序堆积碳素结构。它分离空气的能力，取决于空气中各种气体在碳分子筛微孔中的不同扩散速度或不同的吸附力。由于氧分子通过碳分子筛微孔系统的狭窄空隙的扩散速度比氮分子快得多。因此，当加压时它对氧优先吸附，而氮则被富集成高纯度气体。变压吸附制氮机正是利用这一特性，采用加压吸附、减压解吸的方式实现氮氧分离。变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。

PSA制氮机工艺流程

压缩后的空气经空气贮存缓冲罐进入活性碳过滤器，除去油和水，然后通过冷干机的干燥冷却卸压再经过T级和A级精密过滤后进入两个吸附塔。PSA制氮工艺流程是采用在常温下变压吸附（即PSA）为无热源的吸附分离过程，碳分子筛对吸附组合（主要是氧分子）的吸附容量因其分压升高而增加，因其分压的下降而减少。这样，碳分子筛在加压时吸附，减压时解吸，放出被吸附的部分，使碳分子再生，形成循环操作。变压吸附过程，循环操作包括：吸附、均压、降压、释放、冲洗，然后再充压、吸附几个工作阶段，形成循环操作过程。PSA制氮装置根据流程的再生压力不同，可分为真空再生和常压再生流程。在两种流程中，原料空气经无油空压机压缩调压后，进入除油系统和冷却器，再经干燥进入碳分子筛吸附塔，吸附塔的上部排出产品氮气，被吸附的氧气直接排放到大气中，实现碳分子筛的再生。