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简述制氮机的工作原理

  氧气、二氧化碳、氮气等是我们现在空气中存在量较多的三种气体,也是对我们的生活影响较大的几种,其中氮气在有氧环境下可以避免或降低物体的氧化,控制有氧微生物增殖,常用于文化古迹的虫害处理和粮食作物的储藏。制氮机是一种主要用于制造氮气的设备,下面先来了解一下它的工作原理吧。
  1、PSA变压吸附制氮原理
  碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮,其吸附量也随着压力的升高而升高,而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。因而,仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话,就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小,因而扩散速度比氮快数百倍,故碳分子筛吸附氧的速度也很快,吸附约1分钟就达到90%以上;而此时氮的吸附量仅有5%左右,所以此时吸附的大体上都是氧气,而剩下的大体上都是氮气。这样,如果将吸附时间控制在1分钟以内的话,就可以将氧和氮初步分离开来,也就是说,吸附和解吸是靠压力差来实现的,压力升高时吸附,压力下降时解吸。而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差,通过控制吸附时间来实现的,将时间控制的很短,氧已充分吸附,而氮还未来得及吸附,就停止了吸附过程。因而变压吸附制氮要有压力的变化,也要将时间控制在1分钟以内。
  2、深冷空分制氮原理
  深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮,满足需要液氮的工艺要求,并且可在液氮贮槽内贮存,当出现氮气间断负荷或空分设备小修时,贮槽内的液氮进入汽化器被加热后,送入产品氮气管道满足工艺装置对氮气的需求。深冷制氮的运转周期(指两次大加温之间的间隔期)一般为1年以上,因此,深冷制氮一般不考虑备用。而变压吸附制氮只能生产氮气,无备用手段,单套设备不能保证连续长周期运行。
  3、膜空分制氮原理
  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。根据这一特性,可将各种气体分为“快气”和“慢气”。
  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侧被富集,从而达到混合气体分离的目的。
  由此可知,制氮机的工作主要可以分为PSA变压吸附制氮、深冷空分制氮、膜空分制氮三部分,相信上述内容会让你有详细地了解。这种设备主要是以空气为原料,利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气,用此设备制造的氮气纯度会很高,因此应用得也十分广泛。
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