小型液氮機(jī)設(shè)備的工作原理

小型液氮機(jī)設(shè)備利用一種叫做碳分子篩的吸附劑，挑選性吸附氮?dú)夂脱鯕?，將氮?dú)鈴目諝庵蟹蛛x出來。碳分子篩分離氮?dú)夂脱鯕庵饕腔诘獨(dú)夂脱鯕夥肿釉诜肿雍Y表層的擴(kuò)散速率不同。直徑越小的氧分子擴(kuò)散越快，更多地進(jìn)入分子篩的固相。直徑較大的氮?dú)夥肿訑U(kuò)散較慢，較少進(jìn)入分子篩固相，使氮?dú)飧患跉庀嘀小?/p>

一段時(shí)間后，分子篩吸附了一定程度的氧氣，碳分子篩吸附的氣體減壓釋放出來，分子篩再生。這是基于不同壓力下分子篩對(duì)吸附氣體的吸附能力不同的特色。小型液氮機(jī)設(shè)備通常采用兩臺(tái)并聯(lián)吸附器，交替進(jìn)行壓力吸附和真空再生，運(yùn)行周期約為2分鐘。

以空氣為原料，碳分子篩為吸附劑，小型液氮機(jī)設(shè)備利用變壓吸附原理，利用碳分子篩對(duì)氧氣和氮?dú)獾奶暨x性吸附，將氮?dú)馀c氧氣分離，一般稱為PSA制氮。該方法是70年代迅速發(fā)展起來的制氮新技術(shù)。與傳統(tǒng)制氮方法相比，它具有工藝流程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)氣快(15 ~ 30分鐘)、能耗低、產(chǎn)品純度可根據(jù)用戶需要在較大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)、操作維護(hù)方便、運(yùn)行費(fèi)用低、裝置適應(yīng)性強(qiáng)等特色。因此在1000Nm3/h以下的液氮機(jī)設(shè)備中頗具競(jìng)爭(zhēng)力，越來越受到中小型制氮用戶的歡迎。

小型液氮機(jī)設(shè)備是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有幾十年的歷史。它以空氣為原料，經(jīng)過壓縮、凈化，再通過熱交換液化成液態(tài)空氣。液態(tài)空氣主要是液氧和液氮的混合物。利用液氧和液氮的沸點(diǎn)不同(1個(gè)大氣壓下，液氧的沸點(diǎn)為-183℃，液氮的沸點(diǎn)為-196℃)，將液態(tài)空氣精餾分離得到氮?dú)?。冷風(fēng)分離制氮設(shè)備復(fù)雜，占地面積大，基建費(fèi)用高，一次性投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，產(chǎn)氣慢(12 ~ 24h)，安裝要求高，周期長(zhǎng)。考慮到設(shè)備、安裝、基建等因素，3500Nm3/h以下設(shè)備同規(guī)格PSA裝置的投資規(guī)模比深冷空分裝置低20% ~ 50%。深度空分制氮裝置適合大規(guī)模工業(yè)制氮，中小規(guī)模制氮不經(jīng)濟(jì)。