PSA变压吸附制氮机工作原理

一、气体常识：氮气作为空气中含量丰厚的气体，取之不竭，用之不尽。它无色、无味，通明，归于亚惰性气体，不维持生命。高纯氮气常作为保护性气体，用于隔绝氧气或空气的场所。氮气（N2）在空气中的含量为78.084%（空气中各种气体的容积组分为：N2：78.084%、O2：20.9476%、氩气：0.9364%、CO2：0.0314%、其它还有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2等，但含量很少），分子量为28，沸点：-195.8℃，冷凝点：-210℃。 2．压力常识： 变压吸附（PSA）制氮工艺是加压吸附、常压解吸，有必要运用压缩空气。现运用的吸附剂——碳分子筛的附压力为0.75~0.9MPa，整个制氮体系中气体均是带压的，具有冲击能量。 二、PSA变压吸附制氮机工作原理 PSA变压吸附制氮机工作原理是以碳分子筛为吸附剂，使用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而别离出氮气的自动化设备。碳分子筛是一种以煤为主要原料，通过研磨、氧化、成型、碳化并通过特殊的孔型处理工艺加工而成的，外表和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型散布如下图所示： 碳分子筛的孔径散布特性使其能够完结O2、N2的动力学别离。这样的孔径散布可使不同的气体以不同的速率分散至分子筛的微孔之中，而不会排挤混合气（空气）中的任何一种气体。碳分子筛对O2、N2的别离作用是根据这两种气体的动力学直径的细小不同，O2分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的分散速率，N2分子的动力学直径较大，因而分散速率较慢。压缩空气中的水和CO2的分散同氧相差不大，而氩分散较慢。终究从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。碳分子筛对O2、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来：由这两个吸附曲线可以看出，吸附压力的添加，可使O2、N2的吸附量一起增大，且O2的吸附量添加幅度要大一些。变压吸附周期短，O2、N2的吸附量远没有达到平衡（大值），所以O2、N2分散速率的不同使O2的吸附量在短时间内大大超过N2的吸附量。 变压吸附制氮正是使用碳分子筛的挑选吸附特性，选用加压吸附，减压解吸的循环周期，使压缩空气替换进入吸附塔（也可以单塔完结）来完结空气别离，从而接连产出高纯度的产品氮气。