淺談變壓吸附碳分子篩制氮機設(shè)備的氮氣純化

【工業(yè)中常用的空分制氮機】

1、深冷空分制氮：
    深冷空分制氮是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有近幾十年的歷史。它是以空氣為原料，經(jīng)過壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混 合物，利用液氧和液氮的沸點不同(在1大氣壓下，前者的沸點為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮氣。深冷空分制氮機復雜、占地面積大，基建費用較高，設(shè)備一次性投資較多，運行成本較高，產(chǎn)氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設(shè)備、安裝及基建諸因素，3500Nm3／h以下的設(shè)備，相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20％～50％。深冷空分制氮機宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，而中、小規(guī) 模制氮就顯得不經(jīng)濟。 

2、分子篩空分制氮(PSA或變壓吸附式)：
    在3000Nm3／h以下制氮機中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡 迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的首選方法。因為，以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱PSA制氮。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術(shù)。與傳統(tǒng)制氮法相比，工藝流程簡單、自動化程度高、產(chǎn)氣快(15～30分鐘)、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)用戶需 要進行調(diào)節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點。

3、膜空分制氮（中空纖維膜分離）：
    以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質(zhì)的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。和其它制氮機相比它具有結(jié)構(gòu)更為簡單、體積更 小、無切換閥門、維護量更少、產(chǎn)氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優(yōu)點，它特別適宜于氮氣純度≤99.5％的中、小型氮氣用戶，有最佳功能價格比。而氮氣純 度在98%以上時，它與相同規(guī)格的PSA制氮機相比價格要高出15%以上。
      就PSA碳分子篩制氮機的氮氣純化而言，對于不用的企業(yè)客戶要求，有不同的凈化方式和工藝，下面就不同的用戶，簡單談?wù)勱P(guān)于制氮設(shè)備氮氣純化的情況。

      第一種用戶：使用氮氣作為一般保護氣的，象鋼鐵行業(yè)中鋼板處理中的氮氣保護氣等，這種氮氣主要危害雜質(zhì)為氧化性雜質(zhì)，水、氧最為關(guān)鍵。對于這種用戶，我們采用脫氧干燥工藝流程，不脫除甲烷、氫等還原性雜質(zhì)，可以節(jié)約設(shè)備投資，為用戶節(jié)省資金，使用全自動高純氣體凈化設(shè)備在線純化；

      第二種用戶：電子行業(yè)客戶，對于氮氣中的各種雜質(zhì)要求都很高，必須采用2級工藝流程，并且要求全不銹鋼管道、容器、閥門，采用深度凈化工藝，使各種雜質(zhì)指標均小于0.1ppm，采用精密過濾器使顆粒小于0.1um，可以采用全自動超純氣體凈化設(shè)備在線純化。

      第三種用戶：循環(huán)氮氣干燥工藝中的氮氣純化，一般只要求脫除氧，采用加氫催化脫氧的方式來進行純化，由于循環(huán)氮氣干燥系統(tǒng)中氮氣的循環(huán)量比較大，一般為3000—10000Nm3/h，對于水分不要求（系統(tǒng)本身帶有除水設(shè)備），所以采用加氫催化除氧的方式最為簡單有效，控制（自動控制）加入適當過量的氫氣（過量0.1—0.3%的氫氣），通過催化劑床層后，使氧和氫反應生成水，殘氧在1—3ppm以下（根據(jù)用戶要求設(shè)計催化劑的裝填量，最小投資達到使用要求的原則）。第四種用戶：生產(chǎn)瓶裝高純氣體的用戶，這種用戶一般不連續(xù)生產(chǎn)，建議采用手動高壓超純氣體凈化設(shè)備，高壓設(shè)備可以排除壓縮機的污染，能生產(chǎn)出純度更高的瓶裝氣，手動設(shè)備可以降低設(shè)備投資，是用戶不二的選擇。