变压吸附制氮机原理

瑞气生产的制氮机采用变压吸附的原理，以碳分子筛为吸附剂，以压缩空气作为气源，经过氧氮分离分离出氮气或氧气的过程。在生产过程中，分子筛制氮机只能产生氮气或氧气，以供用户使用。

变压吸附（PSA）制氮机是一种逐步取代瓶装氮气和深冷空分制氮的供氮方式,它具有设备成本低，体积小、重量轻、操作简单、维护方便、运行费用小、现场制氮快捷、开关方便、无污染等优点。

变压吸附（Pressure Swing Adsorption 简称PSA）制氮技术是一种从压缩空气中制取氮气的高新技术，工业中已得到广泛的应用。PSA制氮是利用碳分子筛对空气中的氮分子、氧分子进行筛分吸附，在压力升高时，具有很多均匀微孔的碳分子筛吸附氧，在压力降低时脱附氧，从而达到氧、氮分离目的。实际上碳分子筛吸附氧的同时也吸附氮，由于动力学效应和碳分子筛的微孔特性，氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮。PSA制氮一般在系统中设置两个填充吸附塔，塔内装填碳分子筛，一塔吸附产氮，另一塔脱附再生，通过PLC程序控制器控制气动阀的启闭，使两塔交替循环，以实现连续生产高品质氮气的目的。

碳分子筛分离空气：

变压吸附空分制氮采用一种经过特殊处理过的活性碳，即碳分子筛（CMS）来实现氧氮分离。

氧分子直径小，扩散快，较多地进入分子筛固相（微孔）被吸附在碳分子筛表面；氮分子直径大，扩散慢，进入分子筛固相较少，而在气相中迅速富集形成氮气。

碳分子筛对氧气和氮气的平衡吸附量随着吸附压力的升高而增加，并随着吸附压力的降低而减少，我们利用这一关系，组成加压吸附和减压解吸的快速循环操作，从而连续生产氮气；所以经常注意吸附及解吸压力是否正常是至关重要的。

制氮流程简述

空气压力越高，碳分子筛表面所吸附的气体分子越多。压缩气体进入吸附塔，从下到上流经塔体。吸附塔内充满了碳分子筛，气体通过时氧分子和氮分子在碳分子筛表面吸附。

由于分子直径不同，氧分子吸附在碳分子筛表面多于氮分子。根据流经吸附塔空气的速度，大多数氧分子被吸附，氮分子由吸附塔上端流出。流量速度决了气体在吸附塔中的吸附时间，即氧分子的吸附时间。

流速高→氧吸附时间短→产品气中余氧含量高→氮气纯度低

流速低→氧吸附时间长→产品气中余氧含量低→氮气纯度高

经过一段时间后，碳分子筛所吸附的氧分子饱和需进行再生。再生是通过降压解吸实现的。由于碳分子筛在低压时吸附能力急骤下降，大多数氧分子在降压时从微孔中脱离出来后被回氮冲走排空。这一过程称为解吸。
为达到连续供气，在一个吸附塔处于再生状态时，另一个吸附塔为吸附状态。所有过程均通过PLC 系统按既定程序控制PC 阀的自动开、闭来实现两塔交替工作。

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