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关于化工制氮机工作原理及特点详细介绍?

文章出处:新闻动态 责任编辑:东莞市常平力聚机电设备经营部 发表时间:2024-11-07
  ​化工制氮机主要有三种类型:深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。以下是它们的工作原理及特点:
化工制氮机
深冷空分法:
工作原理:以空气为原料,经过压缩、净化,再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物,利用液氧和液氮的沸点不同(在 1 大气压下,前者的沸点为 - 183℃,后者的为 - 196℃),通过液空的精馏,使它们分离来获得氮气。
特点:
优点:能够生产高纯度的氮气,纯度可高达 99.999% 以上;可同时生产液氮,满足对液氮有需求的工艺;设备运行稳定,技术成熟可靠,适合大规模工业制氮。
缺点:设备复杂、占地面积大,基建费用较高,设备一次性投资较多;运行成本较高,因为需要消耗大量的能量来维持低温环境;产气慢,通常需要 12 至 24 小时才能产出合格的氮气;安装要求高、周期较长。
分子筛空分法(PSA):
工作原理:以进口碳分子筛为吸附剂,利用常温下的变压吸附原理(PSA)分离空气制取高纯度的氮气。空气经过压缩、净化后进入吸附塔,在吸附塔中,碳分子筛对空气中的氧和氮进行选择性吸附,由于氧分子直径比氮分子小,扩散速度比氮快数百倍,碳分子筛吸附氧的速度很快,而氮的吸附量较少。通过控制吸附和解吸的时间和压力变化,将氧和氮分离,从而获得高纯度的氮气。通常采用两吸附塔并联的方式,由进口 PLC 控制进口气动阀自动运行,交替进行加压吸附和解压再生。
特点:
优点:工艺流程简单,自动化程度高,操作方便;产气快,一般 15 至 30 分钟即可提供合格的氮气;能耗低,以空气为原料,能耗仅为空压机所消耗的电能,运行成本较低;产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节;设备适应性较强,可根据不同的用气量和纯度要求进行设计和安装。
缺点:碳分子筛需要定期更换,增加了维护成本;对于高纯度氮气的生产,可能需要多级吸附或增加纯化设备。
膜空分法:
工作原理:空气经压缩机压缩过滤后进入高分子膜过滤器,由于各种气体在膜中溶解度和扩散系数不同,导致不同气体在膜中相对渗透速率不同。当混合气体在膜两侧压力差的作用下,渗透速率相对快的气体,如水、氢气、氦气、硫化氢、二氧化碳等透过膜后,在膜的渗透侧被富集,而渗透速率相对较慢的气体,如甲烷、氮气、一氧化碳和氩气等气体则被滞留在膜的另一侧被富集,从而达到混合气体分离的目的。
特点:
优点:设备结构简单,体积小,便于安装和维护;无切换阀门,运行可靠,维护量少;产气快,一般在 3 分钟以内即可获得氮气;可根据需要灵活调整氮气的产量和纯度。
缺点:氮气纯度相对较低,一般在 98% 以下;当氮气纯度要求在 98% 以上时,与相同规格的 PSA 制氮机相比价格要高出 15% 以上。
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