工业制氮机的工作原理

随着工业的迅速发展，氮气在化工、电子、冶金、食品、机械等领域获得了广泛的应用，我国对氮气的需求量每年以大于8%的速度增加。氮气的化学性质不活泼，在平常的状态下表现为很大的惰性，不易与其他物质发生化学反应。因此，氮气在冶金工业、电子工业、化工工业中广泛的用来作为保护气和密封气，一般保护气的纯度要求为99.99%，有的要求99.998%以上的高纯氮。

1、深冷分离制氮工作原理：

深冷空分制氮以空气为原料，经过压缩、净化、用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同，通过精馏，使它们分离来获得氮气。空气经过压缩、冷却、净化后，再利用热交换把空气液化成为液空。根据液氧和液氮的沸点不同，通过对液空的精馏，氧在精馏塔底部富集，形成富氧液空，在精馏塔顶部得获得氮气。

深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用高，设备一次性投资多，运行成本高，产气慢，安装要求高周期长。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮，在中、小规模制氮就显得不经济。

1-空气压缩机；2-预冷机组；3-分子筛吸附器；4-电加热器；5-冷箱；6-透平膨胀机；7-主换热器；8-精馏塔；9-冷凝蒸发器。

2、PSA变压吸附制氮工作原理：

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。

空气压缩机；2-过滤器；3—干燥机；4-过滤器；5-PSA吸附塔；6-过滤器；7-氮气缓冲罐。

3、膜分离制氮工作原理：

膜分离制氮技术是以空气为原料，根据空气中的氮气和氧气在膜两侧压差作用下，在膜中的溶解度和扩散系数不同，导致渗透率较快的水蒸气、氧气等一些气体先透过膜，成为富氧气体，而渗透率较慢的氮气则滞留富集，成为干燥的富氮气体，达到氧氮分离的目的。

膜分离制氮设备是利用一种高分子聚合纤维材料作为分离单元，当空气在一定压力下通过膜纤维管，由于空气各组分在膜管中的溶解速度和扩散速度不同，易渗透的氧气，氦气，二氧化碳，水蒸汽等气体组分则先渗透扩散过膜纤维毛细管，而渗透速度较慢的氮气则滞留富集，成为产品氮气输出。