工业制氮的原理

来源：百度知道 编辑：UC知道 时间：2024/06/18 17:24:54
工作流程是:空气经压缩机压缩，进入冷干机进行冷冻干燥，以达到变压吸附制氮系统对原料空气的露点要求。再经过过滤器除去原料空气中的油和水，进入空气缓冲罐，以减少压力波动。最后，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）
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　　原理：工业制氮主要是通过空气分离来实现的。

　　目前的制氮方法主要有三种：

  1. 冷空分法

  2. 分子筛空分法

  3. 薄膜空分法。


　　冷空分法

　　原理及工艺过程深冷空分法在制氮领域内是最传统，技术也是最成熟的一种方法。它将压缩后的空气送入冷却装置内，使之液化，再进入精馏塔精馏，把低纯度的氧气冷凝下来，而产出高纯度的氮气，最后进入换热装置使之接近环境温度。


　　分子筛空分法

　　基本原理由于氧气和氮气在分子筛吸附剂微孔内扩散速度不同，当空气经过分子筛时，直径较小的氧气分离以较快的速度向微孔内扩散，并优先被分子筛所吸附，剩下直径较大的氮分子供用户使用，而后再采用解吸方法释放分子筛中的富氧成分。因此分子筛空分法要连续生产需使用二个吸附罐，切换使用。


　　薄膜空分法

　　原理压缩空气由中空纤维膜分离器的纤维管程进料，其分离推动力就是气体各组分的分压在中空纤维内腔原料侧与外腔（渗透侧）所形成的分压差，当气流沿中空纤维内腔表面流动时，各组分在其分压差的推动下，渗透到丝外。“快气”如氧气 H2O 迅速渗透。所以丝外（渗透）气流量为富集氧气，压力为一大气压，被排放至大气中。而那些氮气、氢气的溶解扩散速度较低，决定了它们通过膜的渗透速度较慢，因此管程（非渗透侧）气流为富集氮气，氮气压力损失很小，产品氮的压力只略低原料气的压力。

变压吸附法(Pressure Swing Adsorption，简称
PSA)是一种新的气体分离技术，自60年代末70
年代初在国外已经得到迅速的发展，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开，它是以空气为原料，利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。
目前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。碳分子筛具有很小微孔组成，孔径分布