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氮气发生器制氮工艺、设备选型详解及尾气回收介绍

更新时间:2025-07-01点击次数:10

1、制氮工艺详解

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制氮工作原理 
变压吸附(Pressure Swing Adsorption 简称 PSA)是利用空气中氧和氮在碳分子筛中不同扩散速度的特性,使氧分子吸附于碳分子筛内,而氮分子在气相中得到富集,达到空气分离目的。同时碳分子筛吸附氧容量受环境压力升高而增大,因压力下降而减少。通过这样加压吸附,减压解吸氧的循环操作分离空气的过程,叫做 PSA 制氮。

PSA制氮工艺详解

 氮气发生器制氮工艺流程 
系统一:空压系统空气压缩机将原料空气压缩成 0.8MPa 的高压空气,送入空气缓冲罐稳压。 
系统二:净化系统稳压后的压缩空气先经 C 级过滤器除去大部分油、水、尘埃后,经冷冻式干燥机进行冷冻脱水, 使压缩空气露点在 2-10℃,除去大量水分;经 T/A 级过滤器进一步除去油、水、尘埃,使含油 量≤0.01ppm,含尘量≤0.01μm,再送入吸干机深度除水,经 H 级活性炭过滤器除去酸、碱性等 有害气体及微油雾使含油量≤0.001ppm,最后 TR 级过滤器除粉尘。 
系统三:氮氧分离系统 洁净的压缩空气先进入空气工艺罐,再经管道由填充碳分子筛的变压吸附氮气发生器底部进入,气流经特殊结构的均分扩散器扩散以后,均匀进入吸附塔,进行氧氮吸附分离,然后从吸附塔顶 部产出氮气,送入氮气工艺罐储存;而少量成品氮气进入再生塔对碳分子筛进行吹洗,脱除所吸附的杂质(主要为氧气)实现再生。二个吸附塔交替循环操作,连续送入原料空气,连续生产氮气。

PSA制氮工艺详解

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2、设备选型指南

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2.1 选型考虑因素


(1)氮纯度:根据实际应用要求决定所需氮的纯度。不同应用场景对气体纯度的要求不同,常见的纯度要求有99.5%、99.9%、99.99%等。纯度不同,所需空压机供气量也不同。一般来说,纯度越高,所需空压机供气量也越大。例如,当纯度为99.9%时,空压机供气量需要是其产氮量的3.5倍左右;而当纯度为99.99%时,空压机供气量则需要是产氮量的4.5倍左右。

PSA制氮工艺详解

 

(2)氮气流量:可以根据企业生产经营规模、用气设备和未来发展产能规划,计算方法所需的氮气流量(通常以Nm³/h为单位)。氮气流量是选择PSA变压吸附过程中的一个重要参数,需准确预测所需氮气的最大产量及波动范围,以确保设备满足实际需求,并具备一定的冗余能力。

PSA氮气发生器适合中小规模需求(10~5000 Nm³/h)。

(3)出口压力:根据用气设备的进口压力要求,选择能够稳定输出所需压力的制氮装置。应考虑用气端需要再加上1~2bar的压力余量。

2.2 设备选型步骤

(1) 明确氮气需求:根据工艺流程、产量、用气设备等信息,详细列出氮气纯度、流量、压力、连续性等具体需求。

(2) 设备选型:根据需求分析结果,筛选出符合要求的型号。对比各型号的性能参数、价格、品牌信誉等因素,初步确定候选设备。

(3)设备规格:确定结合预算、场地条件、未来扩展性等因素,确定最终设备规格,编制设备技术规格书。

PSA制氮工艺详解

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3、尾气回收技术

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3.1 富氧尾气特点

氮气发生器是一种用于产生纯度较高的氮气的设备,通常通过将空气中的氧气和其他杂质分离而得到。制氮机产生的尾气通常是富氧的,因为它是从空气中去除氮气后剩下的部分。

尾气是无尘、无油、干燥的富氧空气,氧气浓度平均在30.55%左右目前多采用放空的方式,将富氧尾气当作无害的废气直接排放,是一种资源的浪费。

3.2 尾气面临的问题

富氧尾气的排放特点:

排放压力不均匀;

排放量非线性;

排放浓度不均匀;

上述特点,导致回收利用困难。

3.3 尾气的用途

(1)氧气回收:如果富氧尾气中的氧气浓度足够高,可以考虑回收和利用它。氧气是一种常见的用途广泛的气体,可以用于医疗、工业和其他应用。

(2) 加热回收:富氧尾气中可能还包含水蒸气和其他气体。这些成分可以通过加热和其他处理步骤来分离和回收。

(3) 环保处理:如果尾气中含有其他有害或污染物,可能需要进行环保处理,以确保其排放不会对环境造成负面影响。这可以包括过滤、吸附或化学处理等方法。

(4)储存和再利用:富氧尾气可以被储存起来,以备将来使用。这可能需要适当的容器和处理,以确保气体的安全存储和再利用。

PSA制氮工艺详解

 

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