PSA 制氮机工作原理及工艺流程一、基础知识、1．气体知识氮气作为空气中含量最丰富的气体，取之不竭，用之不尽它无色、无味，透明，属于亚惰性气体，不维持生命高纯氮气常作为保护性气体，用于隔绝氧气或空气的场所氮气（N2） 在空气中的含量为78.084% （空气中各种气体的容积组分为：N2： 78.084%、02： 20.9476%、 氩气： 0.9364%、 CO2： 0.0314%、其它还有 H2、 CH4、 N2O、 O3、 SO2、 NO2 等，但含量极 少），分子量为28,沸点：-195.8°C，冷凝点：-210°C2．压力知识变压吸附（PSA）制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气现使用的吸附剂一 —碳分子筛最佳吸附压力为0.75~0.9MPa,整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量二、 PSA 制氮工作原理：JY/CMS 变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中 吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备碳分子筛是一种以煤为主要原料，经过研 磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形 颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型分布如下图所示：碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现02、N2的动力学分离。
这样的孔径分布可使不同的 气体以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气体 碳分子筛对 02、 N2 的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别， 02 分子的动 力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率， N2 分子的动力学直径较大， 因而扩散速率较慢压缩空气中的水和 C02 的扩散同氧相差不大，而氩扩散较慢最终从 吸附塔富集出来的是 N2 和 Ar 的混合气碳分子筛对 02、 N2 的吸附特性可以用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来：由这两个吸附曲线可以看出，吸附压力的增加，可使 02、 N2 的吸附量同时增大，且 02 的吸附量增加幅度要大一些变压吸附周期短， 02、 N2 的吸附量远没有达到平衡（最大值），所以02、N2扩散速率的差别使02的吸附量在短时间内大大超过N2的吸附量变压吸附制氮正是利用碳分子筛的选择吸附特性，采用加压吸附，减压解吸的循环周期，使 压缩空气交替进入吸附塔（也可以单塔完成）来实现空气分离，从而连续产出高纯度的产品 氮气二、PSA制氮基本工艺流程:图空气经空压机压缩后，经过除尘、除油、干燥后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左吸进 气阀进入左吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未吸附的氮气穿过 吸附床，经过左吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐，这个过程称之为左吸，持续时间为几 十秒。
左吸过程结束后，左吸附塔与右吸附塔通过上、下均压阀连通，使两塔压力达到均衡， 这个过程称之为均压，持续时间为2~3 秒均压结束后，压缩空气经过空气进气阀、右吸进 气阀进入右吸附塔，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，富集的氮气经过右吸出气阀、氮 气产气阀进入氮气储罐，这个过程称之为右吸，持续时间为几十秒同时左吸附塔中碳分子 筛吸附的氧气通过左排气阀降压释放回大气当中，此过程称之为解吸反之左塔吸附时右塔 同时也在解吸为使分子筛中降压释放出的氧气完全排放到大气中，氮气通过一个常开的反 吹阀吹扫正在解吸的吸附塔，把塔内的氧气吹出吸附塔这个过程称之为反吹，它与解吸是 同时进行的右吸结束后，进入均压过程，再切换到左吸过程，一直循环进行下去制氮机的工作流程是由可编程控制器控制三个二位五通先导电磁阀，再由电磁阀分别控制八 个气动管道阀的开、闭来完成的三个二位五通先导电磁阀分别控制左吸、均压、右吸状态 左吸、均压、右吸的时间流程已经存储在可编程控制器中，在断电状态下，三个二位五通先 导电磁阀的先导气都接通气动管道阀的关闭口当流程处于左吸状态时，控制左吸的电磁阀 通电，先导气接通左吸进气阀、左吸产气阀、右排气阀开启口，使得这三个阀门打开，完成 左吸过程，同时右吸附塔解吸。
当流程处于均压状态时，控制均压的电磁阀通电，其它阀关 闭；先导气接通上均压阀、下均压阀开启口，使得这两个阀门打开，完成均压过程当流程 处于右吸状态时，控制右吸的电磁阀通电，先导气接通右吸进气阀、右吸产气阀、左排气阀 开启口，使得这三个阀门打开，完成右吸过程，同时左吸附塔解吸每段流程中，除应该打 开的阀门外，其它阀门都应处于关闭状态三、变压吸附制氧 变压吸附制氧，以沸石分子筛吸附剂为核心，根据吸附剂在较高压力下 选择吸附氮气，未被吸附的氧气在吸附塔顶部聚集，作为产品气输出当处于吸附的吸附塔 临近吸附饱和之前，原料空气停止进气，转而向另一只完成再生的吸附塔均压，随后泄压再 生被均压的吸附塔引入原料空气开始吸附两只吸附塔如此交替重复，完成氧气生产的工 艺过程工业用变压吸附制氧可采用加压吸附，常压解吸流程；超大气压真空解吸流程；穿透大气 压真空解吸流程。