制氮装置原理,压缩空气制氮原理

制氮 装置脏氮气离开主换热器温度为负值的原因是什么？制氮的类型有变压吸附制氮(PSA 制氮)、膜分离制氮和低温空气分离制氮。工业规模有三种:深冷空分制氮、变压吸附制氮、膜分离制氮，制氮 装置中的吸附剂不能吸水吧？3.主换热器设计不合理:在制氮 装置中，主换热器是非常关键的部件，其设计和工艺对制氮 装置的性能和稳定性有重要影响。

整套变压吸附制氮机械变压吸附技术(简称PSA技术)是一种先进的气体分离技术，它是基于气体分子在吸附剂(多孔固体物质)内表面的物理吸附，利用吸附剂在一定压力下对不同气体具有不同吸附能力的特性来实现气体分离。碳分子筛是从氮气中分离氧气和从空气中提取氮气的吸附剂。在相同的吸附压力下，碳分子筛对氧气的吸附容量远远高于对氮气的吸附容量。PSA 制氮，又称碳分子筛空气分离制氮，利用这个原理，以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，利用变压吸附原理，实现碳分子筛对氧和氮的选择性吸附。

PSA是指变压吸附制氮和空气分离。制氮的类型有变压吸附制氮(PSA 制氮)、膜分离制氮和低温空气分离制氮。1.深冷法:先将空气压缩、冷却、液化。利用氧和氮组分沸点的差异(常压下，氧的沸点为90K，氮的沸点为77K)，使气体和液体在精馏塔的塔盘上接触进行传质和换热。高沸点的氧气不断从蒸汽中冷凝成液体，低沸点的氮气不断转移成蒸汽，这样上升的蒸汽中就含有。

2.变压吸附法:变压吸附法，即PSA法，是基于吸附剂对空气中的氧和氮成分的选择性吸附，分离空气以获得氮气。当空气被压缩通过吸附塔的吸附层时，氧分子优先被吸附，氮分子留在气相中，变成氮气。当吸附达到平衡时，吸附在分子筛表面的氧分子被减压驱走，分子筛的吸附能力恢复，即吸附剂分析。

碳分子筛利用筛分特性分离氧和氮。分子筛吸附杂质气体时，大孔和中孔只起到通道的作用，将吸附的分子输送到微孔和亚微孢子中，微孔和亚微孢子才是真正的吸附体积。如上图所示，碳分子筛中含有大量微孔，使得动力学尺寸小的分子快速扩散到孔隙中，限制了大直径分子的进入。由于不同大小的气体分子的相对扩散速率不同，因此可以有效地分离气体混合物的组分。

在这个孔径范围内，氧气可以通过小孔快速扩散到孔隙中，而氮气很难通过小孔，从而实现氧氮分离。微孔的孔径大小是碳分子筛分离氧和氮的基础。如果孔径太大，氧气和氮气分子筛都很容易进入微孔，无法分离。但如果孔径太小，氧气和氮气都无法进入微孔，也无法分离。

工业规模制氮有三种:深冷空分制氮、变压吸附制氮、膜分离制氮。1.低温空气分离制氮它是一种传统的空气分离技术，已有90多年的历史。其特点是产气量大，氮气纯度高，不需要进一步提纯就可以直接应用于磁性材料。但其工艺流程复杂，占地面积大，基建费用高，需要专门的维护力量，操作人员多，产气慢(18 ~ 24h)。

20世纪70年代，西德埃森矿业公司研制成功碳分子筛，为PSA空分工业化铺平了道路制氮。近30年来，该技术发展迅速，日趋成熟，已成为中小型制氮领域深冷空气分离的有力竞争者。变压吸附制氮以空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，利用变压吸附原理(压力吸附、减压解吸、分子筛再生)在室温下分离氧气和氮气制取氮气。

制氮装置常用的吸附剂是分子筛，它是一种晶体材料，具有高度的选择性吸附性能，其孔径大小可以根据需要进行调节。分子筛主要用于制氮过程中吸附空气中的氧气和水分，从而达到制氮的目的。分子筛虽然具有选择性吸附的特性，但并不意味着不能吸水，而是对水的吸附量比较小。因此，在制氮 装置中使用分子筛时，需要尽可能降低空气中的水分含量，以提高制氮的效率。

-1/轮胎充氮机:变压吸附法是利用高效、高选择性的固体吸附剂优先吸附氧气或氮气的作用，分离空气中的氮气和氧气。目前常用的吸附剂是碳分子筛。碳分子筛的变压吸附制氮 原理是指氧气和氮气在碳分子筛上的吸附速度差别很大。在短时间内，大量的氧分子被吸附，而氮分子被吸附的很少，使得氮富集在气相中，氧留在碳分子筛中。整个吸附过程在压力下进行。当吸附压力降至常压时，

同时，碳分子筛得到再生。常规碳分子筛制氮 装置两个装有碳分子筛的塔并联，交替进行加压吸附制氧和真空解吸再生的吸附循环，实现氮氧分离。产品浓度为95%~99%。膜分离法:膜分离法制氮是利用一些有机聚合物和无机材料形成的膜对不同组分的分子进行选择性渗透分离，多采用中空纤维膜。在一定驱动力下，氧气的渗流速度大于氮气的渗流速度。

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污染氮气冷却不足，主换热器管道堵塞，主换热器设计不合理等。1.脏氮气冷却不足:制氮在此过程中，需要将氮气从空气中分离出来，通过压缩和冷却空气来实现。在这个过程中，气体本身会产生一些热量，如果不及时冷却，气体的温度就会升高。当脏氮气进入主热交换器时，如果其温度没有下降到足够低的水平，则主热交换器出口处的氮气温度将会过高。

这将导致氮气在主换热器中的停留时间增加，同时加热面积也会减小，从而导致氮气出口温度过高。3.主换热器设计不合理:在制氮 装置中，主换热器是非常关键的部件，其设计和工艺对制氮 装置的性能和稳定性有重要影响，如果主换热器设计不合理，尺寸过小或布局不当，氮气在其中停留时间过长，受热面积减小，导致氮气出口温度过高。