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氮氣發(fā)生器制氮工藝、設備選型詳解及尾氣回收介紹

更新時間:2025-07-01點擊次數(shù):26

1、制氮工藝詳解

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制氮工作原理 
變壓吸附(Pressure Swing Adsorption 簡稱 PSA)是利用空氣中氧和氮在碳分子篩中不同擴散速度的特性,使氧分子吸附于碳分子篩內(nèi),而氮分子在氣相中得到富集,達到空氣分離目的。同時碳分子篩吸附氧容量受環(huán)境壓力升高而增大,因壓力下降而減少。通過這樣加壓吸附,減壓解吸氧的循環(huán)操作分離空氣的過程,叫做 PSA 制氮。

PSA制氮工藝詳解

 氮氣發(fā)生器制氮工藝流程 
系統(tǒng)一:空壓系統(tǒng)空氣壓縮機將原料空氣壓縮成 0.8MPa 的高壓空氣,送入空氣緩沖罐穩(wěn)壓。 
系統(tǒng)二:凈化系統(tǒng)穩(wěn)壓后的壓縮空氣先經(jīng) C 級過濾器除去大部分油、水、塵埃后,經(jīng)冷凍式干燥機進行冷凍脫水, 使壓縮空氣露點在 2-10℃,除去大量水分;經(jīng) T/A 級過濾器進一步除去油、水、塵埃,使含油 量≤0.01ppm,含塵量≤0.01μm,再送入吸干機深度除水,經(jīng) H 級活性炭過濾器除去酸、堿性等 有害氣體及微油霧使含油量≤0.001ppm,最后 TR 級過濾器除粉塵。 
系統(tǒng)三:氮氧分離系統(tǒng) 潔凈的壓縮空氣先進入空氣工藝罐,再經(jīng)管道由填充碳分子篩的變壓吸附氮氣發(fā)生器底部進入,氣流經(jīng)特殊結(jié)構(gòu)的均分擴散器擴散以后,均勻進入吸附塔,進行氧氮吸附分離,然后從吸附塔頂 部產(chǎn)出氮氣,送入氮氣工藝罐儲存;而少量成品氮氣進入再生塔對碳分子篩進行吹洗,脫除所吸附的雜質(zhì)(主要為氧氣)實現(xiàn)再生。二個吸附塔交替循環(huán)操作,連續(xù)送入原料空氣,連續(xù)生產(chǎn)氮氣。

PSA制氮工藝詳解

PSA制氮工藝詳解


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2、設備選型指南

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2.1 選型考慮因素


(1)氮純度:根據(jù)實際應用要求決定所需氮的純度。不同應用場景對氣體純度的要求不同,常見的純度要求有99.5%、99.9%、99.99%等。純度不同,所需空壓機供氣量也不同。一般來說,純度越高,所需空壓機供氣量也越大。例如,當純度為99.9%時,空壓機供氣量需要是其產(chǎn)氮量的3.5倍左右;而當純度為99.99%時,空壓機供氣量則需要是產(chǎn)氮量的4.5倍左右。

PSA制氮工藝詳解

 

(2)氮氣流量:可以根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營規(guī)模、用氣設備和未來發(fā)展產(chǎn)能規(guī)劃,計算方法所需的氮氣流量(通常以Nm³/h為單位)。氮氣流量是選擇PSA變壓吸附過程中的一個重要參數(shù),需準確預測所需氮氣的最大產(chǎn)量及波動范圍,以確保設備滿足實際需求,并具備一定的冗余能力。

PSA氮氣發(fā)生器適合中小規(guī)模需求(10~5000 Nm³/h)。

(3)出口壓力:根據(jù)用氣設備的進口壓力要求,選擇能夠穩(wěn)定輸出所需壓力的制氮裝置。應考慮用氣端需要再加上1~2bar的壓力余量。

2.2 設備選型步驟

(1) 明確氮氣需求:根據(jù)工藝流程、產(chǎn)量、用氣設備等信息,詳細列出氮氣純度、流量、壓力、連續(xù)性等具體需求。

(2) 設備選型:根據(jù)需求分析結(jié)果,篩選出符合要求的型號。對比各型號的性能參數(shù)、價格、品牌信譽等因素,初步確定候選設備。

(3)設備規(guī)格:確定結(jié)合預算、場地條件、未來擴展性等因素,確定最終設備規(guī)格,編制設備技術規(guī)格書。

PSA制氮工藝詳解

PSA制氮工藝詳解 

PSA制氮工藝詳解

 


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3、尾氣回收技術

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3.1 富氧尾氣特點

氮氣發(fā)生器是一種用于產(chǎn)生純度較高的氮氣的設備,通常通過將空氣中的氧氣和其他雜質(zhì)分離而得到。制氮機產(chǎn)生的尾氣通常是富氧的,因為它是從空氣中去除氮氣后剩下的部分。

尾氣是無塵、無油、干燥的富氧空氣,氧氣濃度平均在30.55%左右目前多采用放空的方式,將富氧尾氣當作無害的廢氣直接排放,是一種資源的浪費。

3.2 尾氣面臨的問題

富氧尾氣的排放特點:

排放壓力不均勻;

排放量非線性;

排放濃度不均勻;

上述特點,導致回收利用困難。

3.3 尾氣的用途

(1)氧氣回收:如果富氧尾氣中的氧氣濃度足夠高,可以考慮回收和利用它。氧氣是一種常見的用途廣泛的氣體,可以用于醫(yī)療、工業(yè)和其他應用。

(2) 加熱回收:富氧尾氣中可能還包含水蒸氣和其他氣體。這些成分可以通過加熱和其他處理步驟來分離和回收。

(3) 環(huán)保處理:如果尾氣中含有其他有害或污染物,可能需要進行環(huán)保處理,以確保其排放不會對環(huán)境造成負面影響。這可以包括過濾、吸附或化學處理等方法。

(4)儲存和再利用:富氧尾氣可以被儲存起來,以備將來使用。這可能需要適當?shù)娜萜骱吞幚?,以確保氣體的安全存儲和再利用。

PSA制氮工藝詳解

 

PSA制氮工藝詳解

 



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