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吸附式制氮机的工作原理是什么?

发布时间:2023-02-24发布人:http://www.huagongyuan-gas.com/上海制氮机厂家-化工研究院

吸附式制氮机的工作原理是什么?

  吸附式制氮机是一种用于制取高纯度氮气的设备。其工作原理基于吸附材料对不同气体分子的吸附性能不同,利用吸附材料对气体的吸附选择性来实现氮气的制取。

  吸附式制氮机通常采用一种名为分子筛的吸附材料来制取氮气。分子筛是一种由微孔组成的晶体,具有特定的孔径和孔结构,能够选择性地吸附不同分子大小的气体分子。在分子筛中,分子较小的氮气分子可以被吸附,而分子较大的氧气、水蒸气等杂质气体则不能被吸附,从而实现氮气的制取。

  吸附式制氮机通常由两个吸附塔、空气压缩机、膨胀阀、冷却器等部件组成。在工作时,空气首先通过空气压缩机被压缩,使其压力和温度升高,然后进入吸附塔。吸附塔内填充了分子筛吸附材料,其中一个吸附塔用于吸附氮气,另一个吸附塔则在此期间进行再生。当空气进入吸附塔时,其中的氧气、水蒸气等杂质气体被分子筛选择性地吸附,而氮气则通过分子筛,从而制取纯度较高的氮气。

  在吸附过程中,吸附塔内的分子筛会逐渐饱和,因此需要周期性地进行再生。再生时,吸附塔中的压力被降低,分子筛中吸附的气体分子被释放出来,同时通过膨胀阀降低温度,使分子筛中的吸附材料能够从吸附中恢复到初始状态。再生过程中产生的含杂质气体会被排出,不会影响制取氮气的纯度和稳定性。

  值得注意的是,由于分子筛的吸附选择性不完全,吸附式制氮机制取的氮气中仍然可能含有一些氧气、水蒸气等杂质气体。为了进一步提高氮气的纯度,通常会使用多级吸附或其他附加设备来减少气体中杂质的含量。常见的方法包括使用多级吸附塔和冷却器来降低气体中水蒸气的含量,使用催化剂来将氧气转化为二氧化碳和水蒸气等。

  多级吸附塔是一种将吸附材料分层堆叠的设备,通过多级吸附来进一步减少气体中杂质的含量。在多级吸附过程中,气体依次经过多个吸附塔,每个吸附塔都装填有不同选择性的吸附材料,以进一步去除杂质气体。通过多级吸附,可以有效提高氮气的纯度。

  除了多级吸附,还可以使用冷却器来降低气体中水蒸气的含量。在制氮过程中,气体通过压缩和膨胀过程中会产生高温,导致气体中水蒸气含量较高。通过在吸附塔出口或再生器入口加装冷却器,可以降低气体温度,使水蒸气冷凝成水滴,进一步减少气体中水蒸气的含量,提高氮气的纯度。

  此外,还可以使用催化剂来将氧气转化为二氧化碳和水蒸气等,以进一步减少气体中氧气的含量。催化剂通常使用铜、镍等金属催化剂,可以将氧气与甲烷或氢气等还原剂反应,生成二氧化碳和水蒸气等。通过这种方式,可以进一步提高氮气的纯度。

  总之,吸附式制氮机是一种常见的制氮设备,利用吸附材料对气体分子的吸附选择性来制取高纯度氮气。为了进一步提高氮气的纯度和稳定性,可以使用多级吸附、冷却器、催化剂等附加设备。这些设备可以有效减少气体中的杂质含量,提高氮气的质量和稳定性。