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变压吸附制氮机(PSA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。碳分子筛是一种以煤为主要原料,经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的,表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂,呈黑色。
制氮机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。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。制氮机压缩空气中的水和CO2的扩散同氧相差不大,而氩扩散较慢。zui终制氮机从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。
吸附压力的增加,可使O2、N2的吸附量同时增大,且O2的吸附量增加幅度要大一些。变压吸附周期短,O2、N2的吸附量远没有达到平衡(zui大值),所以O2、N2扩散速率的差别使O2的吸附量在短时间内大大超过N2的吸附量。
变压吸附制氮机(PSA制氮机)正是利用碳分子筛的选择吸附特性,采用加压吸附,减压解吸的循环周期,使压缩空气交替进入吸附塔(也可以单塔完成)来实现空气分离,从而使制氮机连续产出高纯度的产品氮气。
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变压吸附制氮原理
1变压吸附(PSA)
变压吸附(pressure swing Adsorption简称PSA)是一种*新型的气体分离技术,它在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位。
2变压吸附原理
任何一种吸附对于同一被吸附气体(吸附质)来说,在吸附平衡情况下,温度越低,压力越高,吸附量越大。反之,温度越高,压力越低,则吸附量越小。如果温度不变,在加压的情况下吸附,用减压(抽真空)或常压解吸的方法,称为变压吸附。可见,变压吸附是通过改变压力来吸附和解吸的。
如上图所示,碳分子筛对氧和氮吸附量有很大的差异。碳分子筛是一种内部有很多微孔的物质,用碳分子筛制氧主要是基于氧和氮在碳分子筛中的扩散速度不同,变压吸附的原理就是在一定的压力下,利用空气中氧、氮在碳分子筛微孔中的吸附量的差异,达到氧氮分离的目的。在压力升高时,碳分子筛吸氧产氮,压力降至常压时,碳分子筛脱附氧气再生。变压吸附制氮设备通常有两只吸附塔,一只吸氧产氮,另一只脱氧再生,如此交替循环不断产出氮气
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