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PSA制氮机

PSA制氮机工艺概述

在制氮、制氧领域内使用较多的是碳分子筛和沸石分子筛。分

子筛对氧和氮的分别作用重要是基于这两种气体在分子筛表面的扩

散速率不同，碳分子筛是一种兼具活性炭和分子筛某些特性的碳基

吸附剂。碳分子筛具有很小微孔构成，孔径分布在0.3nm～1nm之间。

较小直径的气体（氧气）扩散较快，较多进入分子筛固相，这样气

相中就可以得到氮的富集成分。一段时间后，分子筛对氧的吸附实

现平衡，依据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特

性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生。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制氮机作用范围

以空气为原料子，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，

利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分别的方法，通称

PSA制氮。此法是七十时代快速进展起来的一种新的制氮技术。与

传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快

（15～30分钟）、能耗低，产品纯度可在较大范围内依据用户需要

进行调整，操作维护便利、运行本钱较低、装置适应性较强等特点，

故在1000Nm3/h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型

氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的方法。

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PSA制氮机比较

随着工业的快速进展，氮气在化工、电子、冶金、食品、机械

等领域获得了广泛的应用，我国对氮气的需求量每年以大于8%的速

度加添。氮气的化学性质不活泼，在寻常的状态下表现为很大的惰

性，不易与其他物质发生化学反应。因此，氮气在冶金工业、电子

工业、化工工业中广泛的用来作为保护气和密封气，一般保护气的

纯度要求为99.99%，有的要求99.998%以上的高纯氮。液氮是一个

较便利的冷源，在食品工业、医疗事业以及畜牧业的精液贮藏等方

面得到越来越普遍的应用。在化肥工业生产合成氨时，合成氨的原

料子气—氢、氮混合气若用纯液氮洗涤精制，可使惰**气体的含量

极微小，一氧化硫和氧的含量不超出20ppm。

纯洁的氮气无法从自然界直接吸取，重要采纳空气分别法。空

气分别法中包含：深冷法、变压吸附法（PSA）、膜分别法。

PSA制氮机PSA制氮机的工艺流程

1、工艺流程简介

空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压

缩至所需压力，经严格的除油、除水、除尘净化处置，输出干净的

压缩空气，目的是确保吸附塔内分子筛的使用寿命。装有碳分子筛

的吸附塔共有二个，一个塔工作时，另一个塔则减压脱附。干净空

气进入工作吸附塔，经过分子筛时氧、二氧化碳和水被其吸附，流

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至出口端的气体便是氮气及微量的氩和氧。另一塔（脱附塔）使已

吸附的氧气、二氧化碳和水从分子筛微孔中脱离排至大气中。这样

两塔轮番进行，完成氮氧分别，连续输出氮气，见图—2、变压

（_bian4ya1）吸附制取的氮气纯度为95%—99.9%，假如需要更高

纯度的氮气需加添氮气净化设备。变压吸附制氮机输出的95%—

99.9%氮气进入氮气净化设备，同时通过流量计添加适量的氢气，在

净化设备的除氧塔中氢和氮气中的微量氧进行催化反应，以除去氧

然后经水冷凝器冷却，汽水分别器除水，再通过干燥器深度干燥

（两个吸附干燥塔交替使用：一个吸附干燥除水，另一个加热脱附

排水），得到高纯氮气，此时的氮气纯度可达99.9995%，见图—3、

海内变压吸附制氮的生产本领为3000m3n/h。

PSA制氮机深冷制氮的工艺流程

1、深冷制氮的典型工艺流程：

整个流程由空气压缩及净化、空气分别、液氮汽化构成。

⑴空气压缩及净化

空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压

缩至所需压力，然后送入空气冷却器，降低空气温度。再进入空气

干燥净化器，除去空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合

物。

⑵空气分别：

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净化后的空气进入空分塔中的主换热器，被返流气体（产品氮

气、废气）冷却至饱和温度，送入精馏塔底部，在塔顶部得到氮气，

液空经节流后送入冷凝蒸发器蒸发，