變壓吸附（PSA）制氮淺析

工作原理
市場上目前的供氮方式主要有液氮、瓶裝氮、現(xiàn)場制氮。綜合三種供氮方式，現(xiàn)場制氮是目前經(jīng)濟(jì)、高效、節(jié)能的的一種供氮方式。現(xiàn)場制氮適合于用氣量在1000 Nm3/h以下的用戶?，F(xiàn)場制氮的一種主要方式即是變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，PSA）制氮機(jī)。PSA制氮的原理主要是基于碳分子篩（Carbon Molecular Sieving,，CMS）對氧和氮的吸附速率不同，碳分子篩優(yōu)先吸附氧，而氮大部分富集于不吸附相中。CMS是一種以煤為主要原料經(jīng)過特殊加工而成的，黑色表面充滿微孔的顆粒，是一種半性吸附劑（可再生使用）。它對氧和氮的分離作用主要基于這兩種氣體在碳分子篩表面上的擴(kuò)散速率不同，O2動(dòng)力學(xué)直徑較小，氣體分子擴(kuò)散較快，較多地進(jìn)入分子篩固相（微孔），N2動(dòng)力學(xué)直徑較大，氣體分子擴(kuò)散較慢，進(jìn)入分子篩固相較少，這樣在氣相中就可得到氮的富集成份。因此利用CMS對O2和N2在某一時(shí)間內(nèi)吸附量的差別這一特性，按特定的程序，結(jié)合加壓吸附、減壓脫附的快速循環(huán)過程（變壓吸附），完成氧-氮分離，從而在氣相中獲得高純度的N2。PSA制氮具有經(jīng)濟(jì)、高效、運(yùn)行成本低、適應(yīng) 性強(qiáng)、易于操作、安全方便等特點(diǎn)。由于CMS有的吸附容量，當(dāng)吸附飽和時(shí)就需要再生，所以單吸附塔的吸附是間歇式的，為保證連續(xù)供氣，采用雙吸附塔并聯(lián)交替進(jìn)行吸附，一塔工作一塔再生，連續(xù)產(chǎn)生N2。