液氮汽化装置设计手册

㈠ 我公司使用过液氮的汽化器出口管道结冰是什么原因请老师指导。谢谢！

液氮放出时，压强减小，液氮要汽化，汽化要吸热，于是管道的温度就降低从而结冰。

㈡ 变压吸附制氮机设计手册

1．PSA来源

二十世纪五十年代，伴随着工业革命的大潮，碳材料的应用越来越广泛，其中活性碳的应用领域扩展最快，从最初的过滤杂质逐渐发展到分离不同组份。与此同时，随着技术的进步，人类对物质的加工能力也越来越强，在这种情况下，碳分子筛应运而生。六十年代，碳分子筛在美国最先制造成功并很快推广应用，最初，碳分子筛是被用作从空气中分离氧气的吸附剂，后来逐渐应用在制取氮气的装置上。到了七十年代未、八十年代初，世界各国对氮气的需求量不断增加，而变压吸附制氮技术也逐渐成熟起来，进一步推动了碳分子筛制造技术的发展。

2．PSA制氮技术描述

2.1.技术原理

变压吸附法(PressureSwingAdsorption，简称

PSA)是一种新的气体分离技术，自60年代末70

年代初在国外已经得到迅速的发展，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开，它是以空气为原料，利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。

目前在制氮领域内使用较多的是碳分子筛。碳分子筛对氧和氮的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，碳分子筛是一种兼具活性炭和分子筛某些特性的碳基吸附剂。碳分子筛具有很小微孔组成，孔径分布在0.3nm～1nm之间。较小直径的气体（氧气）扩散较快，较多进入分子筛固相，这样气相中就可以得到氮的富集成分。一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生。变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。

2.2.工艺流程

PSA制氮系统主要由三部份组成：①压缩空气；②空气净化；③PSA制氮；

压缩空气：空气由压缩机压缩到额定标准，为制氮系统提供持续稳定气流及压力。

空气净化：压缩空气经过组合式干燥机及过滤器除去水、油份和尘埃，为后级变压吸附提供洁净的空气源。

PSA制氮：装有专用碳分子筛的吸附塔共有A、B二只。当洁净的压缩空气进入A塔入口端经碳分子筛向出口端流动时，O2、CO2和H2O被其吸附，产品氮气由吸附塔出口端流出。经一段时间后，A塔内的碳分子筛吸附饱和。这时，A塔自动停止吸附，压缩空气流入B塔进行吸氧产氮，并对A塔分子筛进行再生。

3．PSA制氮特点

原料空气取自自然，只需提供压缩空气和电源即可制氮气；

设备能耗低，运行成本费用少；

氮气纯度调整方便，氮气纯度只受氮气排气量的影响，普通制氮纯度在95%－99.999%之任意调节；

设备自动化程度高，产气快，可实现无人操作；启动、关机只需按一下按钮，开机10－20分钟内可产氮气；

设备工艺流程简单，设备结构外形小，占地面积少，装置适应性强；

PSA设备可24小时运转，无须专人看管；

输出高纯度的氮气比市场的液态氮及钢瓶氮的纯度更纯净、更稳定。

㈢ 请教:对于钢套的液氮冷装配

现在的问题是：钢套在液氮箱中是需要浸入液氮中的，而且在钢套以输送带形式进出时，如何才能保证密封，且这样的机构若在液氮中工作，其所用材料用什么好呢？液氮的温度很低的。

㈣ 液氮汽化装置气化后气体的温度比常温低多少

肯定是100度。因为实际上按照楼主的约定：（就是理想状态下（1个大气压）的加热沸腾）这种状况下水和蒸汽的温度是一样的。而温度的定义就是一个标压下水沸腾的温度为100。冰水混合物的温度为0。中间分为100分，每份就是1度。那么水蒸气的温度根据上面的推断就应该是准确地100度。当然，这里说的是沸腾的那一瞬间。沸腾后的水蒸气可以继续吸收热量，也就是可以继续升温。

㈤ 制氮机工作原理结构图

制氮机工作原理结构图如下：

制氮机采用常温下变压吸附原理（PSA）分离空气制取高纯度的氮气。通常使用两吸附塔并联，由进口PLC控制进口气动阀自动运行，交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。

分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。

因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。

(5)液氮汽化装置设计手册扩展阅读

深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮，满足需要液氮的工艺要求，并且可在液氮贮槽内贮存，当出现氮气间断负荷或空分设备小修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道满足工艺装置对氮气的需求。

深冷制氮的运转周期（指两次大加温之间的间隔期）一般为1年以上，因此，深冷制氮一般不考虑备用。而变压吸附制氮只能生产氮气，无备用手段，单套设备不能保证连续长周期运行。

膜空分制氮，空气经压缩机压缩过滤后进入高分子膜过滤器，由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数不同，导致不同气体在膜中相对渗透速率不同。根据这一特性，可将各种气体分为“快气”和“慢气”。

当混合气体在膜两侧压力差的作用下，渗透速率相对快的气体，如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后，在膜的渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体，如甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则被滞留在膜的侧被富集，从而达到混合气体分离的目的。