首页 >> 行业知识 >> 碳分子筛制氮机的构成
概述
 
  N2在自然界中分布很广,是空气的主要成份,主要以单质分子氮的形式存在于大气之中。在干燥的空气之中,N2的体积占空气的78.03%,因此,空气是制取氮气的最大原料库,它取之不尽,用之不竭。
  空气中氧和氮的分离,一般采用深冷空分法,然而深冷空分装置(俗称制氧机)复杂、投资费用大、安全系数低、需要熟练的操作人员,而且开车后往往需要10小时左右才能生产出合格的产品氮气。
 
原理及工艺流程

  碳分子筛(Carbon Molecular Sieving — CMS)是一种以煤为主要原料经过特殊加工而成的,黑色表面充满微孔的颗粒,是一种半永久性吸附剂(可再生使用)。它对氧和氮的分离作用主要基于这两种气体在碳分子筛表面上的扩散速率不同,较小直径的气体分子(O2)扩散较快,较多地进入分子筛固相(微孔),较大直径的气体分子(N2)扩散较慢,进入分子筛固相较少,这样在气相中就可得到氮的富集成份。
  因此利用碳分子筛对氧和氮在某一时间内吸附量的差别这一特性,由微机按特定的程序,结合加压吸附、减压脱附的快速循环过程(变压吸附),完成氧氮分离,从而在气相中获得高纯度的氮气。
七十年代国外发展了一种新型制氮技术,即利用碳分子筛变压吸附分离空气制取氮气的方法,它具有如下优点:
  ⑴ 组件结构,复合床设计,常压解吸流程,现场只需提供一定量的水、电。流程简单,占地面积小,投资省。
  ⑵ 操作简单,随用随开。
  ⑶ 纯度调整方便,制氮成本低(产品氮气量与产品氮气的纯度成反比关系,根据需要灵活调节)。
适用范围
  ⑴ 化工行业:惰性气氛保护。  
  ⑵ 金属热处理:机械和冶金行业的光亮退火、光亮淬火、除应力、渗碳、碳氮共渗、钎焊、粉末冶金烧结以及处理炉的安全冲洗等。
  ⑶ 电子工业:生产半导体及电器元件的氮气保护。
  ⑷ 石油炼制工业:各类储罐、容器、催化塔及管道的充氮净化;油品储运中的充氮保护。
  ⑸ 塑料工业:塑料粒子的气动传输,塑料生产及储存时防氧化。
  ⑹ 制药工业:储罐及容器充氮排氧,气动传输药料及其它生产上的应用。
  ⑺ 橡胶工业:橡胶的包装及保存,轮胎生产。
  ⑻ 食品工业:肉类、乳酪及其它食品的充氮包装,水果、食品保鲜。
  ⑼ 近海平台:储罐及容器的惰化,气体覆盖,管道排气净化。
 
设备组成
 
  各组件的工作原理
   (1)原料空气源:
  原料空气(大气)经过无油润滑空气压缩机(有油润滑空气压缩机)压缩后达到整定的压力(0.6--1.0MPa左右)。如有现成的空压站供气也可使用。
   (2)气源预处理系统:
  无油润滑空气压缩机压缩后的气体经冷却器后进气液分离器,在这里进行液气分离,后进入干燥系统进一步干燥除湿,从而得到干燥纯洁的压缩空气。若配置的压缩机是有油压缩机,则需用高效除油器替代气液分离器。干燥系统由两只吸附塔组成,一只工作、一只再生,压缩空气由底部的阀门导入,压缩空气中的CO2、H2O等被内部的分子筛所吸附,从顶部流出纯洁的压缩空气。五分钟后通过阀门的转换,将吸附后的分子筛进行再生。
  (3)氧氮分离组件:
  装有碳分子筛的吸附塔共有两只,经处理以后的压缩空气由吸附塔底部的阀门导入,经碳分子筛时,O2被其吸附,出气口流出N2,当一塔吸附时,另一塔在再生,所谓再生即是吸附结束后,迅速降压,将内部的O2从碳分子筛内脱离出来,排到大气中。在微机的控制下两塔轮流工作,完成氧氮分离,连续输出氮气。
 
  成套制氮机机组,一般由以下几部分组成:
  (1)空气压缩机(含冷却器)
  (2)气液分离器(高效除油器)
  (3)干燥系统
  (4)吸附分离组件(含碳分子筛、阀门)
  (5)氮气贮罐
  (6)流量检测仪器
  (7)电器控制系统(含纯度检测、微机等)
 
配套要求
 
  1.压缩空气源:压缩空气是制氮的原料,无论是配套压缩机还是现成的空压站,压缩空气都必须是无油、无水、无尘、符合一定的压力、一定的流量。
  2.电源:压缩机一般为三相交流电,电器控制含仪器仪表系统为单相交流电。
  3.冷却水:具有一定的压力 和量的常温冷却软水。