制氮系統

制氮系統的種類

工業中有三種，即深冷空分法、分子篩空分法(PSA)和膜空分法。

A深冷空分制氮

深冷空分制氮是一種傳統的制氮方法，已有近幾十年的歷史。它是以空氣為原料，經過壓縮、淨化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸點不同(在1大氣壓下，前者的沸點為-183℃，後者的沸點為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮氣。深冷空分制氮設備複雜、占地面積大，基建費用較高，設備一次性投資較多，運行成本較高，產氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設備、安裝及基建諸因素，3500Nm3/h以下的設備，相同規格的PSA裝置的投資規模要比深冷空分裝置低20%～50%。深冷空分制氮裝置宜於大規模工業制氮，而中、小規模製氮就顯得不經濟。

B分子篩空分制氮

以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱PSA制氮。此法是七十年代迅速發展起來的一種新的制氮技術。與傳統制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快(15～30分鐘)、能耗低，產品純度可在較大範圍內根據用戶需要進行調節，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點，故在1000Nm3/h以下制氮設備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的首選方法。

C膜空分制氮

以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。和其它制氮設備相比它具有結構更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護量更少、產氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優點，它特別適宜於氮氣純度≤98%的中、小型氮氣用戶，有最佳功能價格比。而氮氣純度在98%以上時，它與相同規格的PSA制氮設備相比價格要高出15%以上。

工藝概述

目前在制氮、制氧領域內使用較多的是碳分子篩和沸石分子篩。分子篩對氧和氮的分離作用主要是基於這兩種氣體在分子篩表面的擴散速率不同，碳分子篩是一種兼具活性炭和分子篩某些特性的碳基吸附劑。碳分子篩具有很小微孔組成，孔徑分布在0.3nm ~ 1nm之間。較小直徑的氣體（氧氣）擴散較快，較多進入分子篩固相，這樣氣相中就可以得到氮的富集成分。一段時間後，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程稱為再生。變壓吸附法通常使用兩塔並聯，交替進行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續的氮氣流。

作用範圍