空壓機(jī)制氮機(jī)介紹

空壓機(jī)制氮機(jī)是指制氮機(jī)采用空壓機(jī)為設(shè)備組成部分制取氮?dú)獾脑O(shè)備。

制氮機(jī)，是指以空氣為原料，利用物理方法將其中的氧和氮分離而獲得氮?dú)獾脑O(shè)備。市面上常用的制氮方式有變壓吸附制氮、膜分離制氮、深冷制氮，這三種制氮方式均是以壓縮空氣為原料，采用物理方法制取氮?dú)獾倪^(guò)程。

一、變壓吸附制氮機(jī)

變壓吸附制氮是以空氣為原料，用碳分子篩作吸附劑，利用碳分子篩對(duì)空氣中的氧和氮選擇吸附的特性，運(yùn)用變壓吸附原理(加壓吸附，減壓解吸并使分子篩再生)而在常溫下使氧和氮分離制取氮?dú)?。變壓吸附制氮由于其便捷性而被廣泛使用。

變壓吸附制氮設(shè)備主要由壓縮空氣空氣凈化單元、壓縮空氣緩沖單元、氧氮分離單元、氮?dú)饩彌_單元、控制單元組成。

現(xiàn)有技術(shù)中采用變壓吸附制備氮?dú)獾脑O(shè)備包括控制系統(tǒng)、空氣緩沖罐、兩個(gè)吸附塔、均壓閥、反吹閥以及氮?dú)饩彌_罐。壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，未吸附的氮?dú)獯┻^(guò)吸附床，經(jīng)過(guò)左吸出氣閥、氮?dú)猱a(chǎn)氣閥進(jìn)入氮?dú)饩彌_罐，這個(gè)過(guò)程稱之為左吸，持續(xù)時(shí)間為幾十秒。左吸過(guò)程結(jié)束后，左吸附塔與右吸附塔通過(guò)上、下均壓閥連通，使兩塔壓力達(dá)到均衡，這個(gè)過(guò)程稱之為均壓，持續(xù)時(shí)間為2~3秒。均壓結(jié)束后，壓縮空氣經(jīng)過(guò)空氣進(jìn)氣閥、右吸進(jìn)氣閥進(jìn)入右吸附塔，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，富集的氮?dú)饨?jīng)過(guò)右吸出氣閥、氮?dú)猱a(chǎn)氣閥進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐，這個(gè)過(guò)程稱之為右吸，持續(xù)時(shí)間為幾十秒。同時(shí)左吸附塔中碳分子篩吸附的氧氣通過(guò)左排氣閥降壓釋放回大氣當(dāng)中，此過(guò)程稱之為解吸。制氮機(jī)反之左塔吸附時(shí)右塔同時(shí)也在解吸。為使分子篩中降壓釋放出的氧氣完全排放到大氣中，氮?dú)馔ㄟ^(guò)一個(gè)常開(kāi)的反吹閥吹掃正在解吸的吸附塔，把塔內(nèi)的氧氣吹出吸附塔。這個(gè)過(guò)程稱之為反吹，它與解吸是同時(shí)進(jìn)行的。右吸結(jié)束后，進(jìn)入均壓過(guò)程，再切換到左吸過(guò)程，一直循環(huán)進(jìn)行下去。

二、膜分離制氮機(jī)

通常一切氣體均可以滲透通過(guò)高分子膜，其過(guò)程是氣體分子首先被吸附并溶解于膜的高壓側(cè)表面，然后借助于濃度梯度在膜中擴(kuò)散，最后從膜的低壓側(cè)解析出來(lái)，其結(jié)果是小分子和極性較強(qiáng)的分子的通過(guò)速度較快，而大分子和極性較弱的分子的通過(guò)速度較慢，膜分離就是利用各種氣體在高分子膜上的滲透速率的不同，來(lái)進(jìn)行氣體分離的，其分離推動(dòng)力為氣體在膜兩側(cè)的分壓差，所以膜法氣體分離沒(méi)有相變、不需要再生，它具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作及維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

膜法空分制氮的優(yōu)點(diǎn)

(1)能耗低：超細(xì)化的中空纖維膜具有極高的分離性能和很大的比表面積，制氮的氮?dú)饣厥章蕵O高，比其它空分技術(shù)制氮的能耗要少15～25%。

(2)可靠性高：中空纖維膜制氮系統(tǒng)不像其它空分設(shè)備，沒(méi)有移動(dòng)的部件，靜態(tài)運(yùn)行，只需甚少保養(yǎng)，連續(xù)運(yùn)行安全可靠。

(3)壽命長(zhǎng)：使用壽命可達(dá)6-8年以上。

(4)技術(shù)可靠：有數(shù)千套設(shè)備在世界各地運(yùn)行，使用效果良好。

(5)操作彈性大：若需增加氮?dú)猱a(chǎn)量，只需增加膜分離器即可，這是其它技術(shù)所不可比擬的，此外、采用膜分離技術(shù)生產(chǎn)氮?dú)鈺r(shí)，產(chǎn)品氣的濃度與產(chǎn)氣量是連續(xù)可調(diào)的。

(6)體積小、重量輕：由于膜分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，故不需基建投資，安裝費(fèi)用低。

(7)露點(diǎn)低：膜分離過(guò)程可以將氧氣和水蒸氣同時(shí)分離出去，所以氮?dú)猱a(chǎn)品的露點(diǎn)低。

(8)瞬間啟動(dòng)：開(kāi)停車既方便又迅速，操作簡(jiǎn)便。

(9)自動(dòng)化程度高：產(chǎn)品氣的濃度和產(chǎn)量、溫度和壓力按要求均可以自動(dòng)控制。

(10)對(duì)環(huán)境無(wú)要求：因無(wú)明火操作，可在惡劣工況、有爆炸氣氛下工作。

(11) 按客戶要求設(shè)計(jì),以滿足客戶不同要求。

三、深冷制氮機(jī)

深冷空分制氮，即把壓縮空氣液化，通入分餾塔，然后利用氧氣、氮?dú)獾姆悬c(diǎn)不同，分離出氮?dú)猓兌然竟潭ㄔ?9.9995%）和富氧（35％的氧氣＋氮?dú)猓?。深冷分離是成熟的工藝，一般適合于 大型空分，且由于啟動(dòng)時(shí)間在2個(gè)小時(shí)以上，啟動(dòng)成本高，所以對(duì)用氣連續(xù)性要求很高。適合大型用氮，純度要求高，用氣連續(xù)波動(dòng)少的用戶。深冷法可制得純度極高的氣體，即～99.999%以上的氮和 99.5%～99.9%的氧，但因其投資高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，開(kāi)停車時(shí)間長(zhǎng)，操作復(fù)雜，能耗高，一般適用于規(guī)模較大的裝置。

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