变压吸附（PSA）制取氮气的工艺介绍和主要设备

变压吸附（PSA）氮气机（制氮机）生产原理介绍：

变压吸附空分制氮（PSA）技术，是以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，应用变压吸附原理，压缩空气均匀通过碳分子筛时，焦炭分子筛对氧和氮的选择性吸附，从而使得氮气和氧气分离。

PSA制氮的工艺流程如下：

空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压缩至变压吸附所需压力，经严格的除油、除水、除尘净化处理，输出洁净的压缩空气，目的是确保吸附塔内分子筛的使用寿命。装有碳分子筛的吸附塔共有二个，一个塔工作时，另一个塔则减压脱附，达到连续供气的目的。洁净的压缩空气进入工作吸附塔，经过分子筛时氧、二氧化碳和水被其吸附，流至出口端的气体即为氮气及微量的氩和氧。另一个塔机则为脱附塔，通过快速排放，使已吸附的氧气、二氧化碳和水从分子筛微孔中脱离排出。这样，两塔交替工作，完成氮氧分离任务，连续输出氮气。变压吸附制取的氮气纯度为95%-99.999%，如果需要更高纯度的氮气，则需要增加氮气净化设备。变压吸附制氮机输出的95%-99.9%氮气进入氮气净化设备，通过添加适量的氢气，在净化设备的除氧塔中氢气和氮气中的微量氧进行催化反应，除去氧气以后经水冷凝器冷却，汽水分离器除水，再通过干燥器深度干燥（两个吸附干燥塔交替使用：一个吸附干燥除水，另一个加热脱附排水），得到高纯氮气，此时的氮气纯度可达99.9995%。目前国内变压吸附制氮最大的生产能力为3000m³/h。

变压吸附制氮机主要设备简介：

空气过滤器：为减少空气压缩机内部机械运动表面的磨损， 保证空气质量， 空气在进入空气压缩机之前，必须先经过空气过滤器以清除其中所含的灰尘和其他杂质。目前空气压缩机进气多采用粗效过滤器或中效过滤器。

空气压缩机：按工作原理，空气压缩机可分为容积式和速度式两大类。目前空气压缩机多采用往复活塞式空气压缩机、离心式空气压缩机和螺杆式空气压缩机。

冷干机：是用来降低进入空气干燥净化器前压缩空气的温度，使之析出油和水的设备。通常采用列管式、套管式、散热片式等结构的后冷却器。

油水分离器：它的作用是分离压缩空气中所含的油分和水分，使压缩空气得到初步的净化。

空气干燥净化器：压缩空气经后冷却器后仍含有一定的水分，其含量取决于空气的温度。压缩空气的干燥处理一般采用分子筛吸附法和冷冻干燥法。

变压吸附制氮装置：采用的吸附剂通常为5A分子筛或碳分子筛，再生方式为无热再生，高压吸附、低压或常压解析。此为分离氮气的核心设备。

氮气净化设备：包括除氧塔、吸附干燥器和水冷凝器。除氧塔是一个用钯作催化剂的催化反应器。吸附干燥器的吸附剂为分子筛，再生方式为有热再生（电加热）。

PSA制氮机具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15-30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点。在1000m³／h以下的中、小型氮气用户应用非常广泛，变压吸附制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法。