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解密制氮機(jī)的工作原理知

 更新時間:2013-01-30 點(diǎn)擊量:4947
  制氮機(jī)作用是以空氣為原料,利用物理的方法,將其中的氧和氮分離而獲得。工業(yè)中有三種,即深冷空分法、分子篩空分法(PSA)和膜空分法。
  
  其中,變壓吸附制氮機(jī)(簡稱PSA制氮機(jī))是按變壓吸附技術(shù)設(shè)計(jì)、制造的氮?dú)獍l(fā)生設(shè)備。通常使用兩吸附塔并聯(lián),由全自動控制系統(tǒng)按特定可編程序嚴(yán)格控制時序,交替進(jìn)行加壓吸附和解壓再生,完成氮氧分離,獲得所需高純度的氮?dú)狻?br />  
  制氮機(jī)的工作原理:
  
  PSA變壓吸附制氮原理
  
  制氮機(jī)圖片碳分子篩可以同時吸附空氣中的氧和氮,其吸附量也隨著壓力的升高而升高,而且在同一壓力下氧和氮的平衡吸附量無明顯的差異。因而,僅憑壓力的變化很難完成氧和氮的有效分離。如果進(jìn)一步考慮吸附速度的話,就能將氧和氮的吸附特性有效地區(qū)分開來。氧分子直徑比氮分子小,因而擴(kuò)散速度比氮快數(shù)百倍,故碳分子篩吸附氧的速度也很快,吸附約1分鐘就達(dá)到90%以上;而此時氮的吸附量僅有5%左右,所以此時吸附的大體上都是氧氣,而剩下的大體上都是氮?dú)狻_@樣,如果將吸附時間控制在1分鐘以內(nèi)的話,就可以將氧和氮初步分離開來,也就是說,吸附和解吸是靠壓力差來實(shí)現(xiàn)的,壓力升高時吸附,壓力下降時解吸。而區(qū)分氧和氮是靠兩者被吸附的速度差,通過控制吸附時間來實(shí)現(xiàn)的,將時間控制的很短,氧已充分吸附,而氮還未來得及吸附,就停止了吸附過程。因而變壓吸附制氮要有壓力的變化,也要將時間控制在1分鐘以內(nèi)。[2]
  
  深冷空分制氮原理
  
  分子篩制氮機(jī)工藝流程圖[3]深冷制氮不僅可以生產(chǎn)氮?dú)舛铱梢陨a(chǎn)液氮,滿意需要液氮的工藝要求,并且可在液氮貯槽內(nèi)貯存,當(dāng)出現(xiàn)氮?dú)忾g斷負(fù)荷或空分設(shè)備小修時,貯槽內(nèi)的液氮進(jìn)入汽化器被加熱后,送入產(chǎn)品氮?dú)夤艿罎M意工藝裝置對氮?dú)獾男枨?。深冷制氮的運(yùn)轉(zhuǎn)周期(指兩次大加溫之間的間隔期)一般為1年以上,因此,深冷制氮一般不考慮備用。而變壓吸附制氮只能生產(chǎn)氮?dú)?,無備用手段,單套設(shè)備不能保證連續(xù)長周期運(yùn)行。[4]
  
  膜空分制氮原理
  
  空氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮過濾后進(jìn)入高分子膜過濾器,由于各種氣體在膜中溶解度和擴(kuò)散系數(shù)不同,導(dǎo)致不同氣體在膜中相對滲透速率不同。根據(jù)這一特性,可將各種氣體分為“快氣”和“慢氣”。
  
  當(dāng)混合氣體在膜兩側(cè)壓力差的作用下,滲透速率相對快的氣體,如水、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后,在膜的滲透側(cè)被富集,而滲透速率相對較慢的氣體,如甲烷、氮?dú)?、一氧化碳和氬氣等氣體則被滯留在膜的側(cè)被富集,從而達(dá)到混合氣體分離的目的。
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