1、PSA制氮原理簡介


變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA）氣體分離技術是非低溫氣體分離技術的重要分支，它在當今世界的現(xiàn)場供氣方面具有不可替代的地位。
PSA技術具有以下優(yōu)點：
* 產(chǎn)品純度可以隨流量的變化進行調(diào)節(jié)；
* 在低壓和常壓下工作，安全節(jié)能；
* 設備簡單，維護簡便
* 微機控制，全自動無人操作。
關于吸附劑
吸附劑是PSA制氮設備的核心部分。一般地，PSA制氮設備選擇的是碳分子篩，它吸附空氣中的氧氣、二氧化碳、水分等，而氮氣不能被吸附。

變壓吸附的原理
在吸附平衡情況下，任何一種吸附劑在吸附同一氣體時，氣體壓力越高，則吸附劑的吸附量越大。反之，壓力越低，則吸附量越小。如下圖所示：













如上所述，在空氣壓力升高時，碳分子篩將大量吸附氧氣、二氧化碳和水分。當壓力降到常壓時，碳分子篩對氧氣、二氧化碳和水分的吸附量非常小。
變壓吸附設備主要由A、B二只裝有碳分子篩的吸附塔和控制系統(tǒng)組成。當壓縮空氣（壓力一般為0.7Mpa左右）從下至上通過A塔時，氧氣、二氧化碳和水分被碳分子篩所吸附，而氮氣則被通過并從塔頂流出。當A塔內(nèi)分子篩吸附飽和時便切換到B塔進行上述吸附過程并同時對A塔分子篩進行再生。所謂再生，即將吸附塔內(nèi)氣體排至大氣從而使壓力迅速降低至常壓，使分子篩吸附的氧氣、二氧化碳和水分從分子篩內(nèi)釋放出來的過程。
2、變壓吸附制氮技術的背景介紹
氮在自然界中分布很廣，是空氣的主要成份，主要以單質(zhì)分子氮的形式存在于大氣之中。在干燥空氣中，氮的體積約占空氣的五分之四。因此，空氣是制取氮氣的*大原料庫，它取之不盡，用之不竭。
長期以來，人們一直在尋找比深冷法更簡便的空分方法---PSA。
早在1960年，Skarstrom提出了PSA專利，他以5A分子篩為吸附劑用一個二床PSA裝置，實現(xiàn)從空氣中分離出富氧，并于60年代投入工業(yè)生產(chǎn)。
1970年，PSA技術在工業(yè)應用取得了突破性的進展，*先應用于空氣干燥與凈化。
1976年，PSA技術隨著吸附劑的快速發(fā)展實現(xiàn)了從空氣中分離氮氣。（70年代，西德埃森礦業(yè)研究所成功地開發(fā)了碳分子篩，為PSA空分制氮鋪平了道路，引起了廣泛的關注。）
之后，國內(nèi)外積極運用PSA氣體分離理論，竟相研究和開發(fā)碳分子篩空分制氮技術。近三十多年來，我國的變壓吸附工業(yè)發(fā)展很快，在吸附劑和工藝技術等方面取得了突破性發(fā)展，技術日益成熟，設備向大型化發(fā)展。
3、PSA制氮機系統(tǒng)的特點、工藝說明及系統(tǒng)組成
3.1創(chuàng)躍積累了多種行業(yè)和領域的工業(yè)市場應用經(jīng)驗，系統(tǒng)具有以下特點：
* 吸附在常溫下進行，不涉及絕熱問題、工藝流程簡單、能耗少、投資省、運行成本*低；
* 系統(tǒng)設計合理，運行可靠，使用安全，可無人值守；
* 設備開停機方便，啟動快（在開機10～30分鐘后即可供氣），操作維護簡單、撬裝方便、裝置適應性好；
3.2 創(chuàng)躍（PSA）制氮機系統(tǒng)工藝說明
3.2.1制氮機流程概述
首先由空壓機（螺桿式）提供壓縮空氣，經(jīng)空氣儲罐除去壓縮氣中的液態(tài)水和油，再經(jīng)由冷干機、三級過濾器、活性炭過濾器除去壓縮空氣中的水、油、粉塵，為制氮機（氮氣發(fā)生器）提供純凈的、穩(wěn)定的壓縮空氣，也就是我們產(chǎn)生成氮氣的原料。再經(jīng)過制氮機通過變壓吸附進行氧、氮分離，生產(chǎn)出氮氣；氮氣經(jīng)過氮氣精密分析儀器實現(xiàn)再線檢測，并同時實現(xiàn)不合格氣體自動放空和報警(可配)，全程接口實現(xiàn)無人操作。
3.2.2制氮機技術指標
3.2.３制氮機組技術特點
制氮技術由德國CarboTech公司提供；
氮氣發(fā)生器的主要部件全部由德國進口
可靠的閥門控制 ----- 德國寶德氣動閥
先進的控制系統(tǒng) ----- 三菱PLC或德國西門子可編程控器(PLC)
準確的分析儀器 -----燃料氧電極，二年不用更換
焊 接 管 道為-----碳鋼（和304不銹鋼兩種）
獨特的壓緊技術 ----- 德國Carbo Tech “暴風雪法”的裝填技術，此技術代表國際*新的裝填方式，在結構方面使制氮機的氣流分布均勻、充分、無“死角”。頂部采用Carbo Tech椰墊形成無數(shù)個細小的纖維彈簧，使碳分子篩受力均衡，無受力盲區(qū)。
3.2.４氮氣發(fā)生器流程細述
中壓吸附：由于碳分子篩表面的微孔大小與氧分子直徑大小相差無幾，在中壓情況下，碳分子篩會選擇吸附壓縮空氣中的氧氣，對氮氣不吸附，故氮氣由吸附塔頂部流出，從而實現(xiàn)產(chǎn)氮。
常壓再生：在迅速放空情況下，碳分子篩會釋放所吸附的氧氣，使分子篩得到再生，以便下一次使用。
兩塔均壓：一吸附塔工作結束后，在兩秒（時間可設定）內(nèi)，工作結束塔的氣體向準備工作的吸附塔吹氣，這樣減少升壓時間，同時壓力變化較從大氣壓升至工作壓力小，減少分子篩沖刷，增加產(chǎn)氣量。
反吹沖洗：工作塔會由少量氮氣對放空塔進行沖洗，將分子篩中沒有放空的余氧趕掉，是再生塔的分子篩再生更充分。
氮氣升壓：利用氮氣緩沖罐的純氣對吸附塔進行升壓，提高產(chǎn)氣率，提高氣體純度，實現(xiàn)開機以后快速達到指定純度。