冷凍法制氮機(jī)

2020-03-15 11:41:00 　公司新聞

制氮機(jī)應(yīng)根據(jù)其氮?dú)獾募兌雀叩腿ミx擇，如純度要求不高可選用分子篩制氮機(jī)，如純度要求高，則選用冷凍法制氮機(jī)。
冷凍法制氮機(jī)是利用氧氣和氮?dú)獾姆悬c(diǎn)不同（氧氣沸點(diǎn)為-183℃，氮?dú)夥悬c(diǎn)為-196℃），首先把空氣預(yù)冷、凈化(去除空氣中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳?xì)浠衔锏葰怏w和灰塵等雜質(zhì))，然后進(jìn)行壓縮、冷卻，使之成為液態(tài)空氣。然后，利用氧和氮的沸點(diǎn)的不同，在精餾塔中把液態(tài)空氣多次蒸發(fā)和冷凝，將氧氣和氮?dú)夥蛛x開來，獲得純氧(可以達(dá)到99．6％的純度)和純氮(可以達(dá)到99．9％的純度)。如果增加一些附加裝置，還可以提取出氬、氖、氦、氪、氙等在空氣中含量少的稀有惰性氣體。由空氣分離裝置產(chǎn)出的氧氣，經(jīng)過壓縮機(jī)的壓縮，然后將壓縮氮?dú)庋b入高壓鋼瓶貯存。使用這種方法生產(chǎn)氮?dú)?，雖然需要大型的成套設(shè)備和嚴(yán)格的操作技術(shù)，但是產(chǎn)量高，每小時(shí)可以產(chǎn)出數(shù)干、萬立方米的氧氣，與氮?dú)?，而且所耗用的原料僅僅是不用買、不用運(yùn)、不用倉庫儲(chǔ)存的空氣，所以從1903年研制出一臺(tái)深冷空分制氮(氧)機(jī)以來，這種制氧方法會(huì)廣泛的應(yīng)用。
分子篩制氧法（吸附法）：氧氣進(jìn)入吸附器內(nèi)，當(dāng)吸附器內(nèi)氧氣達(dá)到一定量（壓力達(dá)到一定程度）時(shí)，即可打開出氧閥門放出氧氣。經(jīng)過一段時(shí)間，分子篩吸附的氮逐漸增多，吸附能力減弱，產(chǎn)出的氧氣純度下降，需要用真空泵抽出吸附在分子篩上面的氮，然后重復(fù)上述過程。這種制取氧的方法亦稱吸附法。近期，利用吸附法制氧的小型制氧機(jī)已經(jīng)開發(fā)出來，便于家庭使用，當(dāng)然這也是制氮設(shè)備。
它是利用氮分子大于氧分子的特性，使用特制的分子篩把空氣中的氧離分出來。首先，用壓縮機(jī)迫使干燥的空氣通過分子篩進(jìn)入抽成真空的吸附器中，空氣中的氮分子即被分子篩所吸空分制氧系統(tǒng)包括空壓機(jī)系統(tǒng)、空冷系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、分子篩純化系統(tǒng)、增壓膨脹機(jī)系統(tǒng)、精餾塔系統(tǒng)、加壓氣化系統(tǒng)、氧氣系統(tǒng)、氧壓機(jī)系統(tǒng)、調(diào)壓站系統(tǒng)空分制氧系統(tǒng)中精餾塔分離氮?dú)馀c氧氣的原理簡介：精餾塔是一種采用精餾的方法，使各組份分離。從而獲得高純度組份的設(shè)備。
空氣被冷卻至接近液化溫度后送入精餾塔的下塔，空氣自下向上與溫度較低的回流液體
充分接觸進(jìn)行傳熱，使部分空氣冷凝為液體。由于氧是難揮發(fā)組份，氮是易揮發(fā)組份，在冷凝過程中，氧比氮較多的冷凝下來，使氣體中氮的純度提高。同時(shí)，氣體冷凝時(shí)要放出冷凝潛熱，使回流液體一部分汽化。由于氮是易揮發(fā)組份。因此，氮比氧較多的蒸發(fā)出來，使液體中氧純度提高。就這樣，氣體由下向上與每一塊塔板上的回流液體進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，而每經(jīng)過一塊塔板，氣相中的氮純度就提高一次，當(dāng)氣體到達(dá)下塔頂部時(shí)，絕大部分氧已被冷凝到液體中，使氣相中的氮純度達(dá)到99.999％。一部分氮?dú)膺M(jìn)入冷凝蒸發(fā)器中，冷凝成液氮．作為下塔回流液。同時(shí)上塔底部的液氧汽化，作為上塔的上升氣體，參與上塔的精餾。
制氮機(jī)是根據(jù)變壓吸附原理，采用高品質(zhì)的碳分子篩作為吸附劑，在一定的壓力下，從空氣中制取氮?dú)?。?jīng)過純化干燥的壓縮空氣，在吸附器中進(jìn)行加壓吸附、減壓脫附。由于空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，氧在碳分子篩微孔中擴(kuò)散速率遠(yuǎn)大于氮，氧被碳分子篩優(yōu)先吸附，氮在氣相中被富集起來，形成成品氮?dú)?。然后?jīng)減壓至常壓，吸附劑脫附所吸附的氧氣等雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)再生。一般在系統(tǒng)中設(shè)置兩個(gè)吸附塔，一塔吸附產(chǎn)氮，另一塔脫附再生，通過PLC程序控制器控制氣動(dòng)閥的啟閉，使兩塔交替循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)氮?dú)庵康摹Ｕ紫到y(tǒng)由以下部件組成：壓縮空氣凈化組件、空氣儲(chǔ)罐、氧氮分離裝置、氮?dú)饩彌_罐。
1、壓縮空氣凈化組件空氣壓縮機(jī)提供的壓縮空氣首先通入壓縮空氣凈化組件中，壓縮空氣先由管道過濾器除去大部分的油、水、塵，再經(jīng)冷凍干燥機(jī)進(jìn)一步除水、精過濾器除油、除塵，并由在緊隨其后的超精過濾器進(jìn)行深度凈化。根據(jù)系統(tǒng)工況，特別設(shè)計(jì)了一套壓縮空氣除油器，用來防止可能出現(xiàn)的微量油滲透，為碳分子篩提供充分保護(hù)。設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目諝鈨艋M件確保了碳分子篩的使用壽命。經(jīng)本組件處理后的潔凈空氣可用于儀表空氣。2、空氣儲(chǔ)罐空氣儲(chǔ)罐的作用是：降低氣流脈動(dòng)，起緩沖作用；從而減小系統(tǒng)壓力波動(dòng)，使壓縮空氣平穩(wěn)地通過壓縮空氣凈化組件，以便充分除去油水雜質(zhì)，減輕后續(xù)PSA氧氮分離裝置的負(fù)荷。同時(shí)，在吸附塔進(jìn)行工作切換時(shí)，它也為PSA氧氮分離裝置提供短時(shí)間內(nèi)迅速升壓所需的大量壓縮空氣，使吸附塔內(nèi)壓力很快上升到工作壓力，保證了設(shè)備可靠穩(wěn)定的運(yùn)行。3、氧氮分離裝置裝有專用碳分子篩的吸附塔共有A、B兩只。當(dāng)潔凈的壓縮空氣進(jìn)入A塔入口端經(jīng)碳分子篩向出口端流動(dòng)時(shí)，O2、CO2和H2O被其吸附，產(chǎn)品氮?dú)庥晌剿隹诙肆鞒?。?jīng)一段時(shí)間后，A塔內(nèi)的碳分子篩吸附飽和。這時(shí)，A塔自動(dòng)停止吸附，壓縮空氣流入B塔進(jìn)行吸氧產(chǎn)氮，對(duì)并A塔分子篩進(jìn)行再生。分子篩的再生是通過將吸附塔迅速下降至常壓脫除已吸附的O2、CO2和H2O來實(shí)現(xiàn)的。兩塔交替進(jìn)行吸附和再生，完成氧氮分離，連續(xù)輸出氮?dú)?。上述過程均由可編程序控制器（PLC）來控制。當(dāng)出氣端氮?dú)饧兌却笮≡O(shè)定值時(shí)，PLC程序作用，自動(dòng)放空閥門打開，將不合格氮?dú)庾詣?dòng)放空，確保不合格氮?dú)獠涣飨蛴脷恻c(diǎn)。氣體放空時(shí)利用消聲使噪聲小于75dBA。4、氮?dú)饩彌_罐氮?dú)饩彌_罐用于均衡從氮氧分離系統(tǒng)分離出來的氮?dú)獾膲毫图兌?，保證連續(xù)供給氮?dú)夥€(wěn)定。同時(shí)，在吸附塔進(jìn)行工作切換后，它將本身的部分氣體回充吸附塔，一方面幫助吸附塔升壓，另外也起到保護(hù)床層的作用，在設(shè)備工作過程中起到重要的工藝輔助作用。