变压吸附制氮装置设计

『壹』 请详细介绍变压吸附制氮机的工作原理，以及这种制氮设备的完整运行流程和适用场景及优缺点

变压吸附制氮机主要利用碳分子筛（CMS）作为吸附剂。碳分子筛对氧气和氮气的吸附能力不同，在一定压力下，碳分子筛对氧气的吸附能力远大于氮气，因此氧气被优先吸附，而氮气则相对较少被吸附。通过周期性地改变压力，可以使碳分子筛在高压下吸附氧气，在低压下解吸氧气，从而实现氮气的分离和提纯。
优点主要是运行成本低、操作简单、氮纯度可调、启动快、环境友好。
缺点是投资成本高、氮产量有限、吸附剂寿命短等等。

『贰』 制氮机 工作原理

以空气为原料，l利用物理的方法,将其中的氧和氮分离而获得。
工业中有三种，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。
A深冷空分制氮
深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近几十年的历史。它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，前者的沸点为-183℃，后者的为-196℃)，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢(12～24h），安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm3／h以下的设备，相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20％～50％。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮，而中、小规模制氮就显得不经济。
B分子筛空分制氮
以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、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，故在1000Nm3／h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法。
C膜空分制氮
以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。和其它制氮设备相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快(≤3分钟)、增容方便等优点，它特别适宜于氮气纯度≤98％的中、小型氮气用户，有最佳功能价格比。而氮气纯度在98%以上时，它与相同规格的PSA制氮机相比价格要高出15%以上

『叁』 空气分离设备的变压吸附制氮装置工作原理

变压吸附制氮（简称PSA制氮）是一种先进的气体分离设备，以优质的碳分子筛（CMS）为吸回附剂，采用常温答下变压吸附原理（PSA）分离空气制取高纯度的氮气。氧、氮两种气体在分子筛表面上的扩散速率不同，直径较小的气体分子（O2）扩散速率较快，较多的进入碳分子筛微孔，直径较大的分子N2扩散速率较慢，进入碳分子筛微孔较少。利用碳分子筛对氮和氧的这种选择吸附性差异，当压缩空气通过碳分子筛吸附塔时，氧在吸附相富集，氮在气体相富集，可使氧氮分离，在PSA条件下连续制取氮气。