制氮机是如何工作的?
来源:云更新 时间:2025/7/9 16:00:59 次数:
制氮机是一种通过物理方法从空气中分离氮气的设备,其原理基于空气中氮气(78%)和氧气(21%)等组分的物理性质差异。目前主流的制氮技术包括变压吸附(PSA)法和膜分离法,以下分别介绍其工作原理:
### 1. **变压吸附法(PSA)**
变压吸附制氮机是目前应用的技术。其部件是填充有碳分子筛(CMS)的吸附塔。工作流程分为四步:
- **压缩空气预处理**:空气经压缩机增压至6-10 bar后,通过冷干机、过滤器去除水分、油分和颗粒物。
- **选择性吸附**:压缩空气进入吸附塔,碳分子筛凭借微孔结构优先吸附较小分子的氧气、二氧化碳和水蒸气,较大分子的氮气则通过吸附床成为产品气。
- **减压解吸**:当吸附塔饱和后,系统通过快速至常压,释放被吸附的氧气等杂质,实现分子筛再生。
- **双塔循环**:两个吸附塔交替进行吸附和解吸过程,通过PLC控制阀门实现连续产氮,纯度可达95%-99.999%。
### 2. **膜分离法**
膜分离制氮机采用中空纤维膜组件,利用气体渗透速率差异实现分离:
- 压缩空气进入膜组时,氧气、水蒸气等"快气"优先透过膜壁排出,氮气作为"慢气"在膜管内富集输出。
- 纯度通过调节进气压力和流量控制,通常为95%-99.5%,更适合低纯度需求场景。
### 技术对比与应用
PSA法具有纯度调节灵活(通过调整吸附周期)、能耗较低的优势,广泛应用于电子制造、化工保护气等领域;膜分离法则因结构紧凑、无移动部件,常用于油气田、移动设备等防爆环境。现代制氮机常配备在线分析仪和智能控制系统,可实现纯度实时监测与自动调节。
这两种技术均无需化学试剂,通过物理过程实现氮气制备,相比传统深冷法具有启动快、运维简便的特点,已成为工业领域的主流选择。
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