一、基础常识    

1．气体常识

氮气作为空气中含量最丰厚的气体，取之不竭，用之不尽。它无色、无味，通明，归于亚惰性气体，不维持生命。高纯氮气常作为保护性气体，用于阻隔氧气或空气的场所。氮气（N2）在空气中的含量为78.084%（空气中各种气体的容积组分为：N2：78.084%、O2：20.9476%、氩气：0.9364%、CO2：0.0314%、其它还有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2等，但含量很少），分子量为28，沸点： -195.8℃，冷凝点：-210℃。

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2．压力常识

变压吸附（PSA）制氮技术是加压吸附、常压解吸，必须运用紧缩空气。现运用的吸附剂——碳分子筛最好吸附压力为0.75~0.9MPa，整个制氮体系中气体均是带压的，具有冲击能量。

二、PSA制氮作业原理：

变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，使用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和开释氧气，然后别离出氮气的自动化设备。碳分子筛是一种以煤为主要质料，经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特别的孔型处置技术加工而成的，外表和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型散布如下图所示：

碳分子筛的孔径散布特性使其能够完结O2、N2的动力学别离。这样的孔径散布可使不一样的气体以不一样的速率分散至分子筛的微孔之中，而不会排挤混合气（空气）中的任何一种气体。碳分子筛对O2、N2的别离作用是依据这两种气体的动力学直径的细小差别，O2分子的动力学直径较小，因此在碳分子筛的微孔中有较快的分散速率，N2分子的动力学直径较大，因此分散速率较慢。紧缩空气中的水和CO2的分散同氧相差不大，而氩分散较慢。终究从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。

碳分子筛对O2、N2的吸附特性能够用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来：

由这两个吸附曲线能够看出，吸附压力的添加，可使O2、N2的吸附量一起增大，且O2的吸附量添加起伏要大一些。变压吸附周期短，O2、N2的吸附量远没有到达平衡（最大值），所以O2、N2分散速率的差别使O2的吸附量在短时间内大大超越N2的吸附量。

变压吸附制氮正是使用碳分子筛的挑选吸附特性，选用加压吸附，减压解吸的循环周期，使紧缩空气替换进入吸附塔（也能够单塔完结）来完结空气别离，然后连续产出高纯度的商品氮气。

三、PSA制氮根本技术流程：

空气经空压机紧缩后，经过除尘、除油、枯燥后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左吸进气阀进入左吸附塔，塔压力升高，紧缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未吸附的氮气穿过吸附床，经过左吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐，这个进程称之为左吸，持续时间为几十秒。左吸进程完毕后，左吸附塔与右吸附塔经过上、下均压阀连通，使两塔压力到达均衡，这个进程称之为均压，持续时间为2~3秒。均压完毕后，紧缩空气经过空气进气阀、右吸进气阀进入右吸附塔，紧缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，富集的氮气经过右吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐，这个进程称之为右吸，持续时间为几十秒。一起左吸附塔中碳分子筛吸附的氧气经过左排气阀降压开释回大气傍边，此进程称之为解吸。反之左塔吸附时右塔一起也在解吸。为使分子筛中降压开释出的氧气彻底排放到大气中，氮气经过一个常开的反吹阀吹扫正在解吸的吸附塔，把塔内的氧气吹出吸附塔。这个进程称之为反吹，它与解吸是一起进行的。右吸完毕后，进入均压进程，再切换到左吸进程，一向循环进行下去。

制氮机的作业流程是由可编程操控器操控三个二位五通先导电磁阀，再由电磁阀别离操控八个气动管道阀的开、闭来完结的。三个二位五通先导电磁阀别离操控左吸、均压、右吸状况。左吸、均压、右吸的时间流程现已存储在可编程操控器中，在断电状况下，三个二位五通先导电磁阀的先导气都接通气动管道阀的关沉默。当流程处于左吸状况时，操控左吸的电磁阀通电，先导气接通左吸进气阀、左吸产气阀、右排气阀开启口，使得这三个阀门翻开，完结左吸进程，一起右吸附塔解吸。当流程处于均压状况时，操控均压的电磁阀通电，其它阀封闭；先导气接通上均压阀、下均压阀开启口，使得这两个阀门翻开，完结均压进程。当流程处于右吸状况时，操控右吸的电磁阀通电，先导气接通右吸进气阀、右吸产气阀、左排气阀开启口，使得这三个阀门翻开，完结右吸进程，一起左吸附塔解吸。每段流程中，除应该翻开的阀门外，其它阀门都应处于封闭状况。

二、变压吸附制氧

变压吸附制氧，以沸石分子筛吸附剂为中心，依据吸附剂在较高压力下挑选吸附氮气，未被吸附的氧气在吸附塔顶部集合，作为商品气输出。当处于吸附的吸附塔接近吸附饱满之前，质料空气中止进气，转而向另一只完结再生的吸附塔均压，随后泄压再生。被均压的吸附塔引进质料空气开端吸附。两只吸附塔如此替换重复，完结氧气出产的技术进程。

工业用变压吸附制氧可选用加压吸附，常压解吸流程；超大气压真空解吸流程；穿透大气压真空解吸流程。