【压缩机网】热处理加工主要包含了光亮淬火、光亮退火、光亮回火、连铸、连轧、钢带；铝带、铝薄轧等保护加热，防止产品的氧化、脱碳等工艺，而氮气作为很好的惰性保护气体，在热处理加工中的得到广泛应用。真空热处理：氮气作为冷却介质进行充氮加压油淬时，调节氮气压力，提高钢件的淬硬性，保护真空炉的电热元件；可控气氛：氮气作为稀释气，能够减少原料气的消耗，减少碳黑的形成；渗碳渗氮：氮气可用于进行渗碳后的防氧化冷却，降低钢件的内氧化程度，提高炉气分解率和零件的疲劳强度和破断抗力；保护气、安全气：炉内吹洗、排气，炉门的气帘密封；停气断电时，可将氮气送入炉内，防止炉气爆炸。
因此，对于热处理企业来说，通过压缩空气来制取氮气，已成为企业降本增效的一种有效途径。本文主要阐述了PSA变压吸附式制氮机如何通过压缩空气来制取氮气。
一、变压吸附（PSA）制氮设备工作原理
PSA(Pressure Swing Absorption）空分制氮设备，是以压缩空气为原料，在一定压力下，根据动力学原理，碳分子筛是由硬煤磨细后，经一系列成型烧结所得，活化成型后碳分子筛的晶粒体分布着无数微孔孔穴。碳分子筛属于速度分离型吸附剂，氮、氧分子在碳分子筛表面微孔上的扩散速率不同。直径较小的氧分子扩散较快，较多的进入分子筛固相中被优先吸附，直径较大的氮分子扩散速率较慢，进入分子筛固相较少。氮从非吸附相中得到，在气相中得到氮气的富集成分，利用碳分子筛对氧和氮在某一时间内吸附量差别的这一特性达到氮氧分离。碳分子筛对氧的平衡吸附量随吸附压力升高而增加，随着压力的降低而减少，即所谓的变压吸附。吸附时，空气的压力应控制在适宜的压力范围内，以得到较佳的吸附效果。当进入碳分子筛床层的空气压力降低至常压0.1MPa时，碳分子筛微孔中吸附的氧分子被释放出来，即所谓常压解析。
二、变压吸附（PSA）制氮设备工艺流程介绍
1.变压吸附附氮设备系统组成
变压吸附制氮系统由空压机、压缩空气预处理系统、变压吸附制氮组成，如下图。
（1）空气压缩机常见为螺杆式空气压缩机，是制氮系统的核心关键设备，提供足够的气量和相对稳定的输入压力0.7-0.8MPa的原料气体。变压吸附（PSA）中碳分子筛对压缩空气具有一定品质要求。变压吸附制氮设备前的空气预处理系统设计，主要是基于碳分子筛对空气选择性吸附的要求，碳分子筛对压缩空气预处理系统工况要求如下：
（2）冷干机、吸干机是空气净化气源中除水除油的关键设备，要严格按照使用要求进行监视和维护，确保经冷干机干燥处理后压缩空气的含水量和含油量达标。
（3）各级过滤器是在净化处理过程中除水除油除固态粒子，使进入吸附系统空气源质量达到标准所必须的配套设备。设备正常运行时，要定期检查自动排水器工作情况及过滤器进出气两端降压，要定期更换各滤芯，确保各级过滤器运行正常。
（4）空气储罐、空气干储罐、氮气工艺储罐是气体储存和缓冲设备，可以保证气源的压力稳定、无波动。
（5）电气控制系统是制氮系统工作的指挥中心。系统正常生产过程中，需要处于自动状态，操作工在运行设备上可观察到各程序的工作状态，并可根据需要查询各程序进行中的运行时间。
2、变压吸附制氮系统介绍
（1）压缩空气预处理系统
压缩空气预处理系统包括：空气压缩机、空压机后缓冲罐，除油过滤器，冷干机、高效过滤器（三级）。环境空气由压缩机进行压缩至≥0.8MPa状态，压缩空气进入空气缓冲罐、除油过滤器、除尘过滤器，在此除去大部分的机械杂质和油含量。其后压缩空气再进入冷干机至压力露点5℃左右，此时更多的油水气被冷凝分离。压缩空气再经过二、三级过滤器，对压缩空气中的油含量和机械杂质进行进一步的净化过滤处理，以达到分子筛对压缩空气工况指标的要求，并确保分子筛的使用寿命尽可能延长。
（2）变压吸附制氮系统工作流程
装有碳分子筛的吸附塔分为A、B两塔，当洁净干燥的压缩空气从底部进入A塔入口端经过碳分子筛床层向上方出口处流动时，压缩空气中的O2被其吸附，产品氮气得到富集并由吸附塔上方出口处自动流出。经过一段时间吸附后，A塔内的碳分子筛吸附达到饱和。这时A塔经过微机控制自动停止吸附并经过短时间的均压后，压缩空气自动流入B塔进行吸附，产氮之工作过程与A塔相同。并同时对A塔分子筛进行再生，分子筛再生是通过将吸附塔内压力迅速下降至常压，这时已被吸附的O2迅速被排入大气中，从而实现再生。两塔交替工作进行吸附和再生，完成氧氮分离，连续不断地制取出成品氮气。
三、变压吸附制氮系统应用效果
近年来随技术不断改进，氮气压力在0.6MPa以上时，纯度可达99%以上，很好地满足了正常所需氮气压力和纯度，如果合理科学运行设备，碳分子筛更换周期平均为6-7年，运行成本低，能耗低，设备占地面积小，操作安全系数高，自动化程度高，而且压缩空气本身就是工业生产中非常常见的通用气体，具备许多兼容性，取材广泛。
总之，变压吸附（PSA）制氮技术是一项在常温下从空气中直接制取氮气的高新节能分离技术。该技术制氮成本低、常温生产、自动化程度高、性能可靠、开停车方便、氮气纯度和氮气产量可适当调节、无环境污染，是一种高效的现场制气技术。已广泛应用于化工、精细化工、农药、食品、电子工业、金属热处理等行业，并且在不断地开发新的应用领域。
来源：本站原创
【压缩机网】热处理加工主要包含了光亮淬火、光亮退火、光亮回火、连铸、连轧、钢带；铝带、铝薄轧等保护加热，防止产品的氧化、脱碳等工艺，而氮气作为很好的惰性保护气体，在热处理加工中的得到广泛应用。真空热处理：氮气作为冷却介质进行充氮加压油淬时，调节氮气压力，提高钢件的淬硬性，保护真空炉的电热元件；可控气氛：氮气作为稀释气，能够减少原料气的消耗，减少碳黑的形成；渗碳渗氮：氮气可用于进行渗碳后的防氧化冷却，降低钢件的内氧化程度，提高炉气分解率和零件的疲劳强度和破断抗力；保护气、安全气：炉内吹洗、排气，炉门的气帘密封；停气断电时，可将氮气送入炉内，防止炉气爆炸。
因此，对于热处理企业来说，通过压缩空气来制取氮气，已成为企业降本增效的一种有效途径。本文主要阐述了PSA变压吸附式制氮机如何通过压缩空气来制取氮气。
一、变压吸附（PSA）制氮设备工作原理
PSA(Pressure Swing Absorption）空分制氮设备，是以压缩空气为原料，在一定压力下，根据动力学原理，碳分子筛是由硬煤磨细后，经一系列成型烧结所得，活化成型后碳分子筛的晶粒体分布着无数微孔孔穴。碳分子筛属于速度分离型吸附剂，氮、氧分子在碳分子筛表面微孔上的扩散速率不同。直径较小的氧分子扩散较快，较多的进入分子筛固相中被优先吸附，直径较大的氮分子扩散速率较慢，进入分子筛固相较少。氮从非吸附相中得到，在气相中得到氮气的富集成分，利用碳分子筛对氧和氮在某一时间内吸附量差别的这一特性达到氮氧分离。碳分子筛对氧的平衡吸附量随吸附压力升高而增加，随着压力的降低而减少，即所谓的变压吸附。吸附时，空气的压力应控制在适宜的压力范围内，以得到较佳的吸附效果。当进入碳分子筛床层的空气压力降低至常压0.1MPa时，碳分子筛微孔中吸附的氧分子被释放出来，即所谓常压解析。
二、变压吸附（PSA）制氮设备工艺流程介绍
1.变压吸附附氮设备系统组成
变压吸附制氮系统由空压机、压缩空气预处理系统、变压吸附制氮组成，如下图。
（1）空气压缩机常见为螺杆式空气压缩机，是制氮系统的核心关键设备，提供足够的气量和相对稳定的输入压力0.7-0.8MPa的原料气体。变压吸附（PSA）中碳分子筛对压缩空气具有一定品质要求。变压吸附制氮设备前的空气预处理系统设计，主要是基于碳分子筛对空气选择性吸附的要求，碳分子筛对压缩空气预处理系统工况要求如下：
（2）冷干机、吸干机是空气净化气源中除水除油的关键设备，要严格按照使用要求进行监视和维护，确保经冷干机干燥处理后压缩空气的含水量和含油量达标。
（3）各级过滤器是在净化处理过程中除水除油除固态粒子，使进入吸附系统空气源质量达到标准所必须的配套设备。设备正常运行时，要定期检查自动排水器工作情况及过滤器进出气两端降压，要定期更换各滤芯，确保各级过滤器运行正常。
（4）空气储罐、空气干储罐、氮气工艺储罐是气体储存和缓冲设备，可以保证气源的压力稳定、无波动。
（5）电气控制系统是制氮系统工作的指挥中心。系统正常生产过程中，需要处于自动状态，操作工在运行设备上可观察到各程序的工作状态，并可根据需要查询各程序进行中的运行时间。
2、变压吸附制氮系统介绍
（1）压缩空气预处理系统
压缩空气预处理系统包括：空气压缩机、空压机后缓冲罐，除油过滤器，冷干机、高效过滤器（三级）。环境空气由压缩机进行压缩至≥0.8MPa状态，压缩空气进入空气缓冲罐、除油过滤器、除尘过滤器，在此除去大部分的机械杂质和油含量。其后压缩空气再进入冷干机至压力露点5℃左右，此时更多的油水气被冷凝分离。压缩空气再经过二、三级过滤器，对压缩空气中的油含量和机械杂质进行进一步的净化过滤处理，以达到分子筛对压缩空气工况指标的要求，并确保分子筛的使用寿命尽可能延长。
（2）变压吸附制氮系统工作流程
装有碳分子筛的吸附塔分为A、B两塔，当洁净干燥的压缩空气从底部进入A塔入口端经过碳分子筛床层向上方出口处流动时，压缩空气中的O2被其吸附，产品氮气得到富集并由吸附塔上方出口处自动流出。经过一段时间吸附后，A塔内的碳分子筛吸附达到饱和。这时A塔经过微机控制自动停止吸附并经过短时间的均压后，压缩空气自动流入B塔进行吸附，产氮之工作过程与A塔相同。并同时对A塔分子筛进行再生，分子筛再生是通过将吸附塔内压力迅速下降至常压，这时已被吸附的O2迅速被排入大气中，从而实现再生。两塔交替工作进行吸附和再生，完成氧氮分离，连续不断地制取出成品氮气。
三、变压吸附制氮系统应用效果
近年来随技术不断改进，氮气压力在0.6MPa以上时，纯度可达99%以上，很好地满足了正常所需氮气压力和纯度，如果合理科学运行设备，碳分子筛更换周期平均为6-7年，运行成本低，能耗低，设备占地面积小，操作安全系数高，自动化程度高，而且压缩空气本身就是工业生产中非常常见的通用气体，具备许多兼容性，取材广泛。
总之，变压吸附（PSA）制氮技术是一项在常温下从空气中直接制取氮气的高新节能分离技术。该技术制氮成本低、常温生产、自动化程度高、性能可靠、开停车方便、氮气纯度和氮气产量可适当调节、无环境污染，是一种高效的现场制气技术。已广泛应用于化工、精细化工、农药、食品、电子工业、金属热处理等行业，并且在不断地开发新的应用领域。
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