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簡述制氮機的工作原理

  氧氣、二氧化碳、氮氣等是我們現在空氣中存在量較多的三種氣體,也是對我們的生活影響較大的幾種,其中氮氣在有氧環境下可以避免或降低物體的氧化,控制有氧微生物增殖,常用于文化古跡的蟲害處理和糧食作物的儲藏。制氮機是一種主要用于制造氮氣的設備,下面先來了解一下它的工作原理吧。
  1、PSA變壓吸附制氮原理
  碳分子篩可以同時吸附空氣中的氧和氮,其吸附量也隨著壓力的升高而升高,而且在同一壓力下氧和氮的平衡吸附量無明顯的差異。因而,僅憑壓力的變化很難完成氧和氮的分離。如果進一步考慮吸附速度的話,就能將氧和氮的吸附特性很好的區分開來。氧分子直徑比氮分子小,因而擴散速度比氮快數百倍,故碳分子篩吸附氧的速度也很快,吸附約1分鐘就達到90%以上;而此時氮的吸附量僅有5%左右,所以此時吸附的大體上都是氧氣,而剩下的大體上都是氮氣。這樣,如果將吸附時間控制在1分鐘以內的話,就可以將氧和氮初步分離開來,也就是說,吸附和解吸是靠壓力差來實現的,壓力升高時吸附,壓力下降時解吸。而區分氧和氮是靠兩者被吸附的速度差,通過控制吸附時間來實現的,將時間控制的很短,氧已充分吸附,而氮還未來得及吸附,就停止了吸附過程。因而變壓吸附制氮要有壓力的變化,也要將時間控制在1分鐘以內。
  2、深冷空分制氮原理
  深冷制氮不僅可以生產氮氣而且可以生產液氮,滿足需要液氮的工藝要求,并且可在液氮貯槽內貯存,當出現氮氣間斷負荷或空分設備小修時,貯槽內的液氮進入汽化器被加熱后,送入產品氮氣管道滿足工藝裝置對氮氣的需求。深冷制氮的運轉周期(指兩次大加溫之間的間隔期)一般為1年以上,因此,深冷制氮一般不考慮備用。而變壓吸附制氮只能生產氮氣,無備用手段,單套設備不能保證連續長周期運行。
  3、膜空分制氮原理
  空氣經壓縮機壓縮過濾后進入高分子膜過濾器,由于各種氣體在膜中溶解度和擴散系數不同,導致不同氣體在膜中相對滲透速率不同。根據這一特性,可將各種氣體分為“快氣”和“慢氣”。
  當混合氣體在膜兩側壓力差的作用下,滲透速率相對快的氣體,如水、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后,在膜的滲透側被富集,而滲透速率相對較慢的氣體,如甲烷、氮氣、一氧化碳和氬氣等氣體則被滯留在膜的側被富集,從而達到混合氣體分離的目的。
  由此可知,制氮機的工作主要可以分為PSA變壓吸附制氮、深冷空分制氮、膜空分制氮三部分,相信上述內容會讓你有詳細地了解。這種設備主要是以空氣為原料,利用物理方法將其中的氧和氮分離而獲得氮氣,用此設備制造的氮氣純度會很高,因此應用得也十分廣泛。
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