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氮氣發生器制氮工藝、設備選型詳解及尾氣回收介紹

更新時間:2026-01-20點擊次數:711

1、制氮工藝詳解

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制氮工作原理 
變壓吸附(Pressure Swing Adsorption 簡稱 PSA)是利用空氣中氧和氮在碳分子篩中不同擴散速度的特性,使氧分子吸附於碳分子篩内,而氮分子在氣相中得到富集,達到空氣分離目的 。同時碳分子篩吸附氧容量受環境壓力升高而增大,因壓力下降而減少。通過這樣加壓吸附,減壓解吸氧的循環操作分離空氣的過程,叫做 PSA 制氮。

PSA制氮工藝詳解

 氮氣發生器制氮工藝流程 
系統一:空壓系統空氣壓縮機将原料空氣壓縮成 0.8MPa 的高壓空氣,送入空氣緩(huǎn)沖(chōng)罐穩壓。 
系統二:淨化系統穩壓後的壓縮空氣先經 C 級過濾器除去大部分油、水、塵埃後,經冷凍式幹燥機進行冷凍脫水, 使壓縮空氣露點在 2-10℃,除去大量水分;經 T/A 級過濾器進一步除去油、水、塵埃,使含油 量≤0.01ppm,含塵量≤0.01μm,再送入吸幹機深度除水,經 H 級活性炭過濾器除去酸、堿性等 有害氣體及微油霧使含油量≤0.001ppm,最後 TR 級過濾器除粉塵 。 
系統三:氮氧分離系統 潔淨的壓縮空氣先進入空氣工藝罐,再經管道由填充碳分子篩的變壓吸附氮氣發生器底部進入 ,氣流經特殊結構的均分擴散器擴散以後,均勻進入吸附塔,進行氧氮吸附分離,然後從吸附塔頂 部産出氮氣,送入氮氣工藝罐儲存;而少量成品氮氣進入再生塔對碳分子篩進行吹洗,脫除所吸附的雜質(主要爲氧氣)實現再生。二個吸附塔交替循環操作,連續送入原料空氣,連續生産氮氣 。

PSA制氮工藝詳解

PSA制氮工藝詳解


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2、設備選型指南

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2.1 選型考慮因素


(1)氮純度:根據實際應用要求決定所需氮的純度。不同應用場(chǎng)景對氣體純度的要求不同,常見的純度要求有99.5%、99.9%、99.99%等。純度不同,所需空壓機供氣量也不同 。一般來說,純度越高 ,所需空壓機供氣量也越大。例如,當純度爲99.9%時,空壓機供氣量需要是其産(chǎn)氮量的3.5倍左右;而當純度爲99.99%時 ,空壓機供氣量則需要是産(chǎn)氮量的4.5倍左右 。

PSA制氮工藝詳解

 

(2)氮氣流量:可以根據企業生産經營規模、用氣設備和未來發展産能規劃,計算方法所需的氮氣流量(通常以Nm³/h爲單位)。氮氣流量是選擇PSA變壓吸附過程中的一個重要參數,需準確(què)預測所需氮氣的最大産量及波動範圍,以確(què)保設備滿足實際需求 ,並(bìng)具備一定的冗餘能力。

PSA氮氣發(fā)生器适合中小規(guī)模需求(10~5000 Nm³/h)。

(3)出口壓力:根據用氣設備(bèi)的進口壓力要求,選擇能夠(gòu)穩定輸出所需壓力的制氮裝置。應考慮用氣端需要再加上1~2bar的壓力餘量。

2.2 設備選型步驟

(1) 明確(què)氮氣需求:根據工藝流程、産量、用氣設備(bèi)等信息 ,詳細列出氮氣純度、流量、壓力、連續性等具體需求。

(2) 設備(bèi)選型:根據需求分析結果,篩選出符合要求的型号。對比各型号的性能參數、價格、品牌信譽等因素 ,初步確(què)定候選設備(bèi)。

(3)設備(bèi)規格 :確(què)定結合預算、場地條件、未來擴展性等因素,確(què)定最終設備(bèi)規格,編制設備(bèi)技術規格書。

PSA制氮工藝詳解

PSA制氮工藝詳解 

PSA制氮工藝詳解

 


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3、尾氣回收技術

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3.1 富氧尾氣特點

氮氣發生器是一種用於(yú)産生純度較高的氮氣的設備(bèi),通常通過将空氣中的氧氣和其他雜質分離而得到。制氮機産生的尾氣通常是富氧的,因爲它是從空氣中去除氮氣後剩下的部分。

尾氣是無塵(chén)、無油、幹燥的富氧空氣,氧氣濃度平均在30.55%左右目前多採(cǎi)用放空的方式,将富氧尾氣當作無害的廢氣直接排放,是一種資源的浪費。

3.2 尾氣面臨的問題

富氧尾氣的排放特點:

排放壓力不均勻;

排放量非線性;

排放濃度不均勻;

上述特點(diǎn),導(dǎo)緻回收利用困難。

3.3 尾氣的用途

(1)氧氣回收:如果富氧尾氣中的氧氣濃度足夠(gòu)高,可以考慮回收和利用它。氧氣是一種常見的用途廣泛的氣體,可以用於(yú)醫療、工業和其他應用。

(2) 加熱回收:富氧尾氣中可能還包含水蒸氣和其他氣體。這些成分可以通過(guò)加熱和其他處(chù)理步驟來分離和回收。

(3) 環保處(chù)理:如果尾氣中含有其他有害或污染物,可能需要進行環保處(chù)理,以確(què)保其排放不會對環境造成負面影響。這可以包括過濾、吸附或化學處(chù)理等方法。

(4)儲存和再利用:富氧尾氣可以被儲存起來,以備(bèi)将來使用。這可能需要适當的容器和處理,以確(què)保氣體的安全存儲和再利用。

PSA制氮工藝詳解

 

PSA制氮工藝詳解

 



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