空氣分離制氮機(jī)

不同供氣方式下的氮?dú)獬杀粳F(xiàn)代工業(yè)用氮的制取方法都是以空氣為原料，將其中的氧和氮分離而獲得。目前主要有三種，即深冷空分法、分子篩空分法(PSA)和膜空分法。

深冷空分制氮是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有近九十年的歷史。它是以空氣為原料，經(jīng)過壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸點(diǎn)不同(在1大氣壓下，前者的沸點(diǎn)為-183，后者的為-196)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮?dú)?。深冷空分制氮設(shè)備復(fù)雜、占地面積大，基建費(fèi)用較高，設(shè)備一次性投資較多，運(yùn)行成本較高，產(chǎn)氣慢(12~24h)，安裝要求高、周期較長。綜合設(shè)備、安裝及基建諸因素，3500Nm³以下的設(shè)備，相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20%~50%。深冷空分制氮裝置宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，而中、小規(guī)模制氮就顯得不經(jīng)濟(jì)。

分子篩空分制氮是以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運(yùn)用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱PSA制氮。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術(shù)。與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)氣快(15~0分鐘)、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)滿足用戶需求。

膜空分制氮是80年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮技術(shù)。膜空分制氮的基本原理是以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質(zhì)的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。和其它制氮設(shè)備相比它具有結(jié)構(gòu)更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護(hù)量更少、產(chǎn)氣更快(3分鐘)、增容方便等優(yōu)點(diǎn)，它特別適宜于氮?dú)饧兌?8％的中、小型氮?dú)庥脩?。而氮?dú)饧兌仍?8%以上時(shí)，它與相同規(guī)格的PSA制氮機(jī)相比價(jià)格要高出15%以上。

PSA設(shè)備與深冷技術(shù)比較

PSA設(shè)備主要由空壓機(jī)、壓縮空氣凈化裝置、氧氮分離系統(tǒng)組成，穩(wěn)定性高；

操作極為方便，主要運(yùn)行部件為管道式氣動(dòng)閥，其密封件壽命可達(dá)150萬次以上；

而深冷設(shè)備組成為：空壓機(jī)、預(yù)冷機(jī)、純化器、膨脹機(jī)、精餾塔、液空過濾器、換熱器……設(shè)備組成相對復(fù)雜、故障點(diǎn)多，純化器中的電加熱器、固態(tài)繼電器需經(jīng)常更換，其中的13X分子篩也需三年左右更換一次，膨脹機(jī)也容易發(fā)生燒瓦事故，因而穩(wěn)定性不高；

PSA設(shè)備開機(jī)時(shí)間極短，并且可以隨開隨停。而深冷設(shè)備開機(jī)時(shí)間為16-48小時(shí)，甚至更長，一旦設(shè)備出現(xiàn)停機(jī)，重新開機(jī)相當(dāng)麻煩。PSA設(shè)備組成簡單，因而占地極少，無須任何基礎(chǔ)，安裝調(diào)試極為方便，現(xiàn)場費(fèi)用低；

而深冷設(shè)備占地極較多，現(xiàn)場基建工作量大，費(fèi)用高，現(xiàn)場及基建費(fèi)用 約占設(shè)備投資的20%，安裝調(diào)試時(shí)間長。