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制氮機(jī)工作原理基礎(chǔ)知識

點(diǎn)擊次數(shù):1515 更新時(shí)間:2022-05-10

一、基礎(chǔ)知識
1.氣體知識氮?dú)庾鳛榭諝庵泻控S富的氣體,取之不竭,用之不盡。它無色、無味,透明,屬于亞惰性氣體,不維持生命。高純氮?dú)獬W鳛楸Wo(hù)性氣體,用于隔絕氧氣或空氣的場所。氮?dú)猓∟2)在空氣中的含量為78.084%(空氣中各種氣體的容積組分為:N2:78.084%、O2:20.9476%、氬氣:0.9364%、CO2:0.0314%、其它還有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2等,但含量極少),分子量為28,沸點(diǎn):-195.8,冷凝點(diǎn):-210。2.壓力知識變壓吸附(PSA)制氮工藝是加壓吸附、常壓解吸,使用壓縮空氣?,F(xiàn)使用的吸附劑碳分子篩佳吸附壓力為0.75~0.9MPa,整個(gè)制氮系統(tǒng)中氣體均是帶壓的,具有沖擊能量。
二、PSA制氮工作原理:變壓吸附制氮機(jī)是以碳分子篩為吸附劑,利用加壓吸附,降壓解吸的原理從空氣中吸附和釋放氧氣,從而分離出氮?dú)獾淖詣踊O(shè)備。碳分子篩是一種以煤為主要原料,經(jīng)過研磨、氧化、成型、碳化并經(jīng)過特殊的孔型處理工藝加工而成的,表面和內(nèi)部布滿微孔的柱形顆粒狀吸附劑,呈黑色,其孔型分布如下圖所示:碳分子篩的孔徑分布特性使其能夠?qū)崿F(xiàn)O2、N2的動力學(xué)分離。這樣的孔徑分布可使不同的氣體以不同的速率擴(kuò)散至分子篩的微孔之中,而不會排斥混合氣(空氣)中的任何一種氣體。碳分子篩對O2、N2的分離作用是基于這兩種氣體的動力學(xué)直徑的微小差別,O2分子的動力學(xué)直徑較小,因而在碳分子篩的微孔中有較快的擴(kuò)散速率,N2分子的動力學(xué)直徑較大,因而擴(kuò)散速率較慢。壓縮空氣中的水和CO2的擴(kuò)散同氧相差不大,而氬擴(kuò)散較慢。終從吸附塔富集出來的是N2和Ar的混合氣。碳分子篩對O2、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲線和動態(tài)吸附曲線直觀表現(xiàn)出來:由這兩個(gè)吸附曲線可以看出,吸附壓力的增加,可使O2、N2的吸附量同時(shí)增大,且O2的吸附量增加幅度要大一些。變壓吸附周期短,O2、N2的吸附量遠(yuǎn)沒有達(dá)到平衡(大值),所以O(shè)2、N2擴(kuò)散速率的差別使O2的吸附量在短時(shí)間內(nèi)大大超過N2的吸附量。變壓吸附制氮正是利用碳分子篩的選擇吸附特性,采用加壓吸附,減壓解吸的循環(huán)周期,使壓縮空氣交替進(jìn)入吸附塔(也可以單塔完成)來實(shí)現(xiàn)空氣分離,從而連續(xù)產(chǎn)出高純度的產(chǎn)品氮?dú)狻?/span>

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