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解密制氮機的工作原理知

 更新時間:2013-01-30 點擊量:5242
  制氮機作用是以空氣為原料,利用物理的方法,將其中的氧和氮分離而獲得。工業(yè)中有三種,即深冷空分法、分子篩空分法(PSA)和膜空分法。
  
  其中,變壓吸附制氮機(簡稱PSA制氮機)是按變壓吸附技術(shù)設計、制造的氮氣發(fā)生設備。通常使用兩吸附塔并聯(lián),由全自動控制系統(tǒng)按特定可編程序嚴格控制時序,交替進行加壓吸附和解壓再生,完成氮氧分離,獲得所需高純度的氮氣。
  
  制氮機的工作原理:
  
  PSA變壓吸附制氮原理
  
  制氮機圖片碳分子篩可以同時吸附空氣中的氧和氮,其吸附量也隨著壓力的升高而升高,而且在同一壓力下氧和氮的平衡吸附量無明顯的差異。因而,僅憑壓力的變化很難完成氧和氮的有效分離。如果進一步考慮吸附速度的話,就能將氧和氮的吸附特性有效地區(qū)分開來。氧分子直徑比氮分子小,因而擴散速度比氮快數(shù)百倍,故碳分子篩吸附氧的速度也很快,吸附約1分鐘就達到90%以上;而此時氮的吸附量僅有5%左右,所以此時吸附的大體上都是氧氣,而剩下的大體上都是氮氣。這樣,如果將吸附時間控制在1分鐘以內(nèi)的話,就可以將氧和氮初步分離開來,也就是說,吸附和解吸是靠壓力差來實現(xiàn)的,壓力升高時吸附,壓力下降時解吸。而區(qū)分氧和氮是靠兩者被吸附的速度差,通過控制吸附時間來實現(xiàn)的,將時間控制的很短,氧已充分吸附,而氮還未來得及吸附,就停止了吸附過程。因而變壓吸附制氮要有壓力的變化,也要將時間控制在1分鐘以內(nèi)。[2]
  
  深冷空分制氮原理
  
  分子篩制氮機工藝流程圖[3]深冷制氮不僅可以生產(chǎn)氮氣而且可以生產(chǎn)液氮,滿意需要液氮的工藝要求,并且可在液氮貯槽內(nèi)貯存,當出現(xiàn)氮氣間斷負荷或空分設備小修時,貯槽內(nèi)的液氮進入汽化器被加熱后,送入產(chǎn)品氮氣管道滿意工藝裝置對氮氣的需求。深冷制氮的運轉(zhuǎn)周期(指兩次大加溫之間的間隔期)一般為1年以上,因此,深冷制氮一般不考慮備用。而變壓吸附制氮只能生產(chǎn)氮氣,無備用手段,單套設備不能保證連續(xù)長周期運行。[4]
  
  膜空分制氮原理
  
  空氣經(jīng)壓縮機壓縮過濾后進入高分子膜過濾器,由于各種氣體在膜中溶解度和擴散系數(shù)不同,導致不同氣體在膜中相對滲透速率不同。根據(jù)這一特性,可將各種氣體分為“快氣”和“慢氣”。
  
  當混合氣體在膜兩側(cè)壓力差的作用下,滲透速率相對快的氣體,如水、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后,在膜的滲透側(cè)被富集,而滲透速率相對較慢的氣體,如甲烷、氮氣、一氧化碳和氬氣等氣體則被滯留在膜的側(cè)被富集,從而達到混合氣體分離的目的。
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