浙江制氮机原理

浙江制氮机原理

1、PSA制氮法

碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附能力也随着压力的增加而增加，在相同压力下氧和氮的平衡吸附能力没有明显差异。因此，仅通过改变压力难以有效地分离氧气和氮气。进一步考虑吸附速率可以有效区分氧和氮的吸附特性。由于氧分子的直径小于氮分子的直径，所以扩散速度是氮的数百倍。因此，碳分子筛吸附氧气的速度非常快，在1分钟左右吸附率可达90%以上。此时吸附的氮气量只有5%左右，所以此时大部分被氧气吸附，其余大部分是氮气。这样，如果吸附时间控制在1分钟以内，就可以提前分离氧气和氮气。换句话说，吸附和解吸是通过压力差进行的，压力上升时吸附，压力下降时解吸。氧气和氮气的区别取决于两者吸附的速度差。这是通过控制吸附时间来实现的。

2、低温制氮法

低温制氮不仅可以生产液氮，还可以生产液氮，储存在液氮储罐中，满足需要液氮的技术要求。如果空分装置出现间歇充氮或小修，则将其加热进入液氮储罐内的汽化器，然后供给产品氮气管道，满足工艺设备的氮气需求。低温制氮通常不被视为待机，因为低温制氮的运行周期（见两次大型加热之间的间隔）通常为一年或更长时间。但变压吸附制氮只能制氮，无后备手段，单套设备不能保证长期连续运行。

3、膜制氮法

空气经压缩机压缩过滤后进入聚合物膜过滤器。由于膜中不同气体的溶解度和扩散系数不同，不同气体在膜中的相对渗透率也会不同。由于这种特性，各种气体可分为“高速气体”和“低速气体”。

当混合气体在膜两侧的压差作用下，水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等渗透速度相对较快的气体透过膜，集中在膜的渗透侧。膜，传输速度比较高。较慢的气体如甲烷、氮气、一氧化碳和氩气保留在浓缩膜的一侧，用于分离混合气体。

制氮机工艺

一、PSA制氮基本工艺流程

空气经空压机压缩后，经除尘、除油、干燥进入储气罐，经进风阀和左吸入阀进入左吸入塔，塔内压力升高，氧气将增加。压缩空气中的分子在碳分子筛吸附的情况下，未吸附的氮气通过吸附床，通过左吸入阀和氮气发生阀进入储氮罐。这个过程称为左吸，持续时间为几十秒。

左吸过程完成后，用上下均压阀连接左吸塔和右吸塔，以平衡两塔内的压力。这个过程称为压力平衡，持续时间为 2-3秒。均压后的压缩空气经进气阀和右进气阀进入右侧的吸气塔，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，浓缩后的氮分子为氮气。通过右吸入阀和氮气发生阀进入。对于储罐来说，这个过程叫做右吸，持续几十秒。

同时，吸附在左侧吸附塔碳分子筛上的氧气从左侧排气阀释放到大气中。这个过程称为解吸。相反，当左塔被吸附时，右塔也同时附着和分离。

为了将分子筛减压释放的氧气完全排入大气中，氮气通过常开的背吹阀吹扫解吸吸附塔，将塔内的氧气吹走。吸附塔。此过程称为反吹，与解吸同时运行。

右吸完成后，进入均压过程，切换到左吸过程，继续循环。

制氮机的工作过程是由一个可编程控制器控制三个二位五通先导电磁阀和一个电磁阀分别控制八个气动管路阀门的启闭来完成的。三个二位五通先导电磁阀分别控制左吸、均压和右吸。左吸、等压、右吸的时间流向保存在排序器中。断电时，来自三个 2 位 5 通先导电磁阀的所有先导空气都连接到关闭的端口。气动管道阀门。当工艺处于左吸状态时，控制左吸的电磁阀打开，先导空气接通左吸入进气阀、左吸入发生阀、右排气阀开启，即接左吸过程，打开三个阀门完成，同时拆下右吸塔。当过程处于均衡状态时，控制均衡的电磁阀打开，其他阀门关闭。先导气连接上、下平衡阀的开启口，打开两个阀门。完成均衡过程。一旦过程处于正确吸入状态，控制正确吸入的电磁阀打开，先导空气连接到右吸入进气阀、右吸入发生阀和左排气阀的打开端口。打开阀门完成右吸入过程，而左吸入塔则分离。在每个过程中，除了需要打开的阀门外，其他阀门都必须关闭。

二、低温制氮工艺

整个过程由空气压缩净化、空气分离、液氮汽化组成。

1.1 空气压缩净化

空气通过空气过滤器去除灰尘和机械杂质，进入空气压缩机，被压缩到所需压力，然后送入空气冷却器冷却。然后进入空气干燥器去除空气中的水分、二氧化碳、乙炔等碳氢化合物。

1.2 空气分离

净化后的空气进入空分塔主换热器，被回流气体（产品氮气、废气）冷却至饱和温度，送至精馏塔底部。在顶部获得氮。在进入冷凝蒸发器蒸发的同时，精馏塔送来的一部分氮气被冷凝，一部分冷凝后的液氮作为精馏塔的回流，其余的被取出。空分塔作为液氮产品。

冷凝蒸发器排出的废气在主换热器中再加热至130K左右，进入膨胀机冷却空分塔。部分膨胀气体用于分子筛的再生和吹冷，消声器的气氛。

1.3 液氮的汽化

来自空分塔的液氮进入液氮储罐储存。空分装置检修时，储罐中的液氮进入汽化器，受热后送至成品氮管道。

低温制氮可生产纯度为99.999%或更高的氮气。

三、膜制氮工艺

空压机提供的压缩空气进入空气缓冲罐，然后进入含有活性炭过滤器的多级过滤器，去除空气中的颗粒、油和水。洁净空气进入膜进行氧氮分离，产生的氮气进入用户气段。