浙江碳分子筛厂家普及PSA制氮机工作原理

PSA 制氮机工作原理

一、基础知识 

1．气体知识 

氮气作为空气中含量zui丰富的气体，取之不竭，用之不尽。它无色、无味，透明，属于亚惰性气 体，不维持生命。高纯氮气常作为保护性气体，用于隔绝氧气或空气的场所。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，但含量极少），分子 28，沸点：-195.8，冷凝点：-210。 

2．压力知识 

变压吸附（PSA）制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。现使用的吸附剂——碳 分子筛吸附压力为0.75~0.9MPa，整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。 

二、PSA 制氮工作原理： 

变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧 气，从而分离出氮气的自动化设备。碳分子筛是一种以煤为主要原料，经过研磨、氧化、成型、 碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色。

碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现 O2、N2 的动力学分离。这样的孔径分布可使不同的气体 以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气体。碳分子 O2、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，O2 分子的动力学直径较 小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率，N2 分子的动力学直径较大，因而扩散速率较 慢。压缩空气中的水和 CO2 的扩散同氧相差不大，而氩扩散较慢。从吸附塔富集出来的是 N2 和Ar 的混合气。

N2 扩散速率的差别使 O2 的吸附量在短时间内大大超过值），所以O2、使采用加 压吸附，减压解吸的循环周期，变压吸附制氮正是利用碳分子筛的选择吸附特性，从而连续产出 高纯度的产品（也可以单塔完成）来实现空气分离，压缩空气交替进入吸附塔来实现空气分离，从而连续产出高纯度的产品氮气。