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浅谈工业制氮机的工作原理及作用

2023/1/3 13:47:06      点击:
工业制氮机是指以空气为原料,利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。工业制氮机以变压吸附原理,采用高品质的碳分子筛作为吸附剂,在一定的压力下,从空气中制取氮气。工业制氮装置在联调合格后,将连接各段的高压胶管拆下,并将所有进出口封堵,严防污染, 分段运至使用地点连接,接通水源、电源,确认各部准确无误后可开机试运行。
一般情况下经过净化干燥的压缩空气,在吸附器中进行加压吸附、减压脱附。由于动力学效应,氧在碳分子筛微孔中扩散速率远大于氮,在吸附未达 到平衡时,氮在气相中被富集起来,形成成品氮气。然后经减压至常压,吸附剂脱附所吸附的氧气等杂质组成,实现再生。一般在系统中设置两个吸附塔,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,利用两塔交替循环,从而达到连续生产高品质氮气的目的。
  
现今的工业制氮机工作流程一般为:先是空气经压缩机压缩,进入冷干机来冷冻干燥,从而达到变压吸附制氮系统对原料空气的露点要求。然后再经过过滤器除去原料空气中的油和水,再进入空气缓冲罐,能减少压力波动。后经调压阀将压力调至额定的工作压力,送至二台吸附器(内装碳分子筛),空气在此得到分离,制得氮气。原料空气进入其中一台吸附器,产出氮气,另一台吸附器,则减压解吸再生。二台吸附器交替工作,连续供给原料空气,连续产出氮气。氮气送至氮气缓冲罐,通过流量计计量,仪器分析检测,合格的氮气备用,不合格氮气放空(刚开制氮机时)。
如今我国很多企业在制氮领域内使用较多的是碳分子筛,碳分子筛对氧和氮的分离作用主要是基于这两种气体在碳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。碳分子筛是由很小微孔组成的,一般孔径分布在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,这样的话气相中就可以得到氮的富集成分。一段时间后,分子筛对氧的吸附达到平衡,根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,这一过程通常称为再生。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,从而能连续的获得氮气流。