制氮机流程原理解析

相信业主朋友们已经在各大平台都看到过制氮机的原理了，无非就是从空气中把氮气吸附出来，并进行提纯压缩最终达到业主所需要的流量、纯度和压力。PSA变压吸附制氮工艺已经广泛应用于多种行业，且其工艺流程也逐渐完善简化。今天我们来讲一下如果有部分业主需要仪表空气，独立于制氮机用气之外，我们应该如何调配干净的压缩空气呢？

一、制氮系统工艺流程描述

SEN系列制氮机由螺杆空气压缩机、压缩空气净化系统、制氮机主机、氮气输出装置（气动截止阀、调压阀、流量计、仪表控制）、制氮系统工艺储罐等几部分组成。整套系统安装于一个或多个撬块上，各撬块间管道连接即可投入使用。

首先原料空气（大气）经一台螺杆空压机压缩至指定压力，并且根据实际氮气流量来计算空压机排气量，压缩空气进入缓冲罐备用。经压缩的空气首先进入高效除油器和精密过滤器，除去大部分油、水、尘埃后，进入S微热干燥机除压缩空气中微量的水分，然后经过粉尘过滤器，除去尘埃，实现尘埃分离，使压缩空气能达到设备核定的质量要求。

净化后的压缩空气经仪表空气缓冲罐储存后分两路，一路进入仪表空气罐。另一路进入两个填装吸附剂的变压吸附分离系统，即制氮机主机。洁净的压缩空气由吸附塔底端进入，气流经空气扩散器扩散以后，均匀进入吸附塔，进行氧氮吸附分离，然后从出口端流出氮气。作为产品从上端出口再进入氮气缓冲罐、调压阀、流量计输出，废气在消音器端排出.这一产氮过程，之后经均压和减压（至常压），脱除所吸附的杂质组分（主要为氧气），完成吸附剂的再生。两个吸附塔交替循环操作，连续送入原料空气，连续产出合格氮气。

从制氮机组出来的氮气经氮气储气罐，成品氮气再经粉尘过滤器过滤，确保产出合格氮气。整套制氮机系统由卖方设计并生产，现场调试完可直接投入使用，安装方便，操作简单易上手。

如下为浙江盛尔气体设备一套常规的整套制氮机设备：

二、盛尔制氮机优势

1、碳分子筛选型

变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备。碳分子筛可以说是整套设备能都最终调试成功的关键。浙江盛尔气体设备依据客户需要，采用进口碳分子筛或者国产一线品牌优质分子筛，进行来料质检，检验合格方可入库。

作用：吸附器中分子筛的布局至关重要,主要表现为3个方面:

1、保护制氮分子筛床层

2、缓冲稳定高压气流

3、均匀分布气流，为解决碳分子筛因填充不紧而产生分子筛间隙,在升压、降压过程中引发“隧道效应”。

原理：碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现 O₂、N₂的动力学分离，其孔型分布如图所示：这样的孔径分布可使不同的气体以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气体。

碳分子筛对 O₂、N₂的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，O₂分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率，N₂分子的动力学直径较大，因而扩散速率较慢。压缩空气中的水和CO₂的扩散同氧相差不大，而氩扩散较慢。最终从吸附塔富集出来的是N₂和Ar的混合气。 

2、自力式气缸压紧装置

我公司采用气缸压紧装置，它的优点是：

压紧力（F=PS）与吸附压力和气缸的活塞面积有关，与其它因素无关，而在吸附分离过程中，吸附压力是一定的，活塞面积在制造完成后固定了，因此气缸的压紧力是一个恒力，不随行程的改变而改变。

2）气缸的行程是可以在外部测量或感应的，可以预先设置报警点。

3）气缸的所需气体直接取自分离塔，可以随时与分离塔同步工作，实现动态压紧。

吸附塔采用了先进的气缸式自动压紧技术，利用自身系统气源取样压紧，制氮机开始工作时就进入工作状态，内部活塞始终保证分子筛压紧，同时不会压破分子筛，能避免吸附塔内部吸附/解析不同的气流方向，气流的冲击而导致分子筛的粉化现象。延长分子筛的使用寿命。压紧装置中配备了沉降报警系统，当压紧系统行程超过设定的行程下限时，内部气缸活塞板接触报警感应器，报警触点闭合。PLC接收到输入信号而自动发出声光报警，提醒用户分子筛已到下限，以便用户及时添加，报警准确率高，气缸内部采用直流电源安全可靠，性能强，该压紧装置同弹簧压紧，椰垫式压紧，气囊式压紧装置相比，可靠性更强，拆卸更便捷，自动化程度更高。当气缸下降至上报警位置时，控制系统会报警提示，此时需准备添加分子筛，当气缸下降至下报警位置时会第二次报警，并触发设备停机。请用户在第一次报警时就准备添加分子筛计划，并于第二次报警前完成分子筛添加工作。

制氮机已经从最初的简易设备发展到如今的精细化科学设备，事实上大部分厂家都能做，但是最重要的是如何把制氮机的系统做得更精细，让能耗更低，产氮率更高，空氮比更合理，以及客户上手制氮机的速度更快，使用寿命更长。这是盛尔一直在研究的方向。