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變壓吸附制氮機

 變壓吸附法(簡稱PSA)是一種新的氣體分離技術,其原理是利用分子篩對不同氣體分子“吸附”性能的差異而將氣體混合物分開。

 
中文名
變壓吸附制氮機
概    述
變壓吸附法(簡稱PS
名詞解釋
變壓吸附法(Pressure Swing 
工藝概述
目前在制氮、制氧領域內使

名詞解釋

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變壓吸附法(Pressure Swing Adsorption,簡稱PSA)是一種新的氣體分離技術,自60年代末70年代初在國外已經得到迅速的發展,其原理是利用分子篩對不同氣體分子“吸附”性能的差異而將氣體混合物分開,它是以空氣為原料,利用一種高效能、高選擇的固體吸附劑對氮和氧的選擇性吸附的性能把空氣中的氮和氧分離出來。

工藝概述

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目前在制氮、制氧領域內使用較多的是碳分子篩和沸石分子篩。分子篩對氧和氮的分離作用主要是基于這兩種氣體在分子篩表面的擴散速率不同,碳分子篩是一種兼具活性炭和分子篩某些特性的碳基吸附劑。碳分子篩具有很小微孔組成,孔徑分布在0.3nm ~ 1nm之間。較小直徑的氣體(氧氣)擴散較快,較多進入分子篩固相,這樣氣相中就可以得到氮的富集成分。一段時間后,分子篩對氧的吸附達到平衡,根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性,降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附,這一過程稱為再生。變壓吸附法通常使用兩塔并聯,交替進行加壓吸附和解壓再生,從而獲得連續的氮氣流。

工作原理

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它是以空氣為原材料,利用一種高效能、高選擇的固體吸附劑對氮和氧的選擇性吸附的性能把空氣中的氮和氧分離出來。碳分子篩對氮和氧的分離作用主要是基于這兩種氣體在碳分子篩表面的擴散速率不同,較小直徑的氣體(氧氣)擴散較快,較多進入分子篩固相。這樣氣相中就可以得到氮的富集成分。一段時間后,分子篩對氧的吸附達到平衡,根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性,降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附,這一過程稱為再生。變壓吸附法通常使用兩塔并聯,交替進行加壓吸附和解壓再生,從而獲得連續的氮氣流。

制氮機的生產運用

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制氮機簡介變壓吸附制氮機(簡稱PSA制氮機)是按變壓吸附技術設計、制造的氮氣發生設備。通常使用兩吸附塔并聯,由全自動控制系統按特定可編程序嚴格控制時序,交替進行加壓吸附和解壓再生,完成氮氧分離,獲得所需高純度的氮氣[1]  。
設備特點(1)產氮氣方便快捷:
先進的技術,獨特的氣流分布器,使氣流分布更均勻,高效地利用碳分子篩,20分鐘左右即可提供合格的氮氣。
(2)使用方便:
設備結構緊湊、整體撬裝,占地小無需基建投資,投資少,現場只需連接電源即可制取氮氣。
(3)比其它供氮方式更經濟:
PSA工藝是一種簡便的制氮方法,以空氣為原料,能耗僅為空壓機所消耗的電能,具有運行成本低、能耗低、效率高等優點。
(4)機電一體化設計實現自動化運行:
進口PLC控制全自動運行,氮氣流量壓力純度可調并連續顯示,可實現無人值守。
(5)運用范圍廣:
金屬熱處理過程的保護氣,化學工業生產用氣及各類儲罐、管道的充氮凈化,橡膠、塑料制品的生產用氣,食品行業排氧保鮮包裝,飲料行業凈化和覆蓋氣,醫藥行業充氮包裝及容器的充氮排氧,電子行業電子元件及半導體生產過程的保護氣等。純度、流量、壓力穩定可調,滿足不同客戶的需要。
技術指標:
流量:5-1000Nm/h
純度:95%-99.9995%
露點:≤-40℃
壓力:≤0.8Mpa可調
分類深冷空分制氮
深冷空分制氮是一種傳統的制氮方法,已有近幾十年的歷史。它是以空氣為原料,經過壓縮、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不同(在1大氣壓下,前者的沸點為-183℃,后者的為-196℃),通過液空的精餾,使它們分離來獲得氮氣。深冷空分制氮設備復雜、占地面積大,基建費用較高,設備一次性投資較多,運行成本較高,產氣慢(12~24h),安裝要求高、周期較長。綜合設備、安裝及基建諸因素,3500Nm3/h以下的設備,相同規格的PSA裝置的投資規模要比深冷空分裝置低20%~50%。深冷空分制氮裝置宜于大規模工業制氮,而中、小規模制氮就顯得不經濟。
分子篩空分制氮
以空氣為原料,以碳分子篩作為吸附劑,運用變壓吸附原理,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展起來的一種新的制氮技術。與傳統制氮法相比,它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快(15~30分鐘)、能耗低,產品純度可在較大范圍內根據用戶需要進行調節,操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點,故在1000Nm3/h以下制氮設備中頗具競爭力,越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎,PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的首選方法。
膜空分制氮
以空氣為原料,在一定壓力條件下,利用氧和氮等不同性質的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。和其它制氮設備相比它具有結構更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護量更少、產氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優點,它特別適宜于氮氣純度≤98%的中、小型氮氣用戶,有最佳功能價格比。而氮氣純度在98%以上時,它與相同規格的PSA制氮機相比價格要高出15%以上。

工藝流程

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原料空氣經空壓機壓縮后進入后級空氣儲罐,大部分油、液態水、灰塵附著于容器壁后流到罐底并定期從排污閥排出,一部分隨氣流進入到壓縮空氣凈化系統。
空氣凈化系統由冷干機及三支精度不同的過濾器及一支除油器組成,通過冷凍除濕以及過濾器由粗到精地將壓縮空氣中的液態水、油、及塵埃過濾干凈,使壓縮空氣壓力露點降到2~10℃,含油量降至0.001PPm,塵埃過濾到0.01μm,保證了進入PSA制氮機原料氣的潔凈。
凈化后的空氣經過兩路分別進入兩個吸附塔,通過制氮機上氣動閥門的自動切換進行交替吸附與解吸,這個過程將空氣中的大部分氮與少部分氧進行分離,并將富氧空氣排空。氮氣在塔頂富集由管路輸送到后級氮氣儲罐,并經流量計后進入用氣點。

應用范圍

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一.SMT行業應用
充氮回流焊及波峰焊,用氮氣可有效抑止焊錫的氧化,提高焊接潤濕性,加快潤濕速度減少錫球的產生,避免橋接,減少焊接缺陷,得到較好的焊接質量。使用氮氣純度大于99.99或99.9%
二.半導體硅行業應用
半導體和集成電路制造過程的氣氛保護,清洗,化學品回收等。
三.半導體封裝行業應用
用氮氣封裝、燒結、退火、還原、儲存。維通變壓吸附制氮機協助業類各大廠家在競爭中贏得先機,實現了有效的價值提升。
四.電子元器件行業應用
用氮氣選擇性焊接、吹掃和封裝。科學的氮氣惰性保護已經被證明是成功生產高品質電子元器件一個必不可少的重要環節。
五.化工、新材料行業行業應用
用氮氣在化工工藝中創建無氧氣氛,提高生產工藝的安全性,流體輸送動力源等。石油: 可應用于系統中管道容器等的氮氣吹掃,儲罐充氮、置換、檢漏,可燃性氣體保護,也應用于柴油加氫和催化重整。
六.粉末冶金,金屬加工行業,熱處理行業應用
鋼、鐵、銅、鋁制品退火、炭化,高溫爐窯保護,金屬部件的低溫裝配和等離子切割等。
七.食品、醫藥行業行業應用
主要應用于食品包裝、食品保鮮、食品儲存、食品干燥和滅菌、醫藥包裝、醫藥置換氣、醫藥輸送氣氛等。
八. 其他使用領域
制氮機除了使用在以上行業以外,在煤礦、注塑、釬焊、輪胎充氮橡、橡膠硫化等眾多領域也得到廣泛使用。隨著科技的進步和社會的發展,氮氣裝置的使用領域也越來越廣泛,現場制氣(制氮機)以其投資省、使用成本低、使用方便等優點已經逐漸取代液氮蒸發、瓶裝氮氣等傳統供氮方式。

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