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          東莞市特洛伊壓力容器制造有限公司
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          碳分子篩制氮機工作原理及構成
          作者:特洛伊制氮機廠家 發布日期:2020-03-09 17:03

            碳分子篩制氮機工作原理及構成
           
            N2在自然界中分布很廣,是空氣的主要成份,主要以單質分子氮的形式存在于大氣之中。在干燥的空氣之中,N2的體積占空氣的78.03%,因此,空氣是制取氮氣的最大原料庫,它取之不盡,用之不竭。
           
            空氣中氧和氮的分離,一般采用深冷空分法,然而深冷空分裝置(俗稱制氧機)復雜、投資費用大、安全系數低、需要熟練的操作人員,而且開車后往往需要10小時左右才能生產出合格的產品氮氣。
           
            七十年代國外發展了一種新型制氮技術,即利用碳分子篩變壓吸附分離空氣制取氮氣的方法,它具有如下優點:
           
            ⑴組件結構,復合床設計,常壓解吸流程,現場只需提供一定量的水、電。流程簡單,占地面積小,投資省。
           
            ⑵操作簡單,隨用隨開。
           
            ⑶純度調整方便,制氮成本低(產品氮氣量與產品氮氣的純度成反比關系,根據需要靈活調節)。
           
            適用范圍
           
            ⑴化工行業:惰性氣氛保護。
           
            ⑵金屬熱處理:機械和冶金行業的光亮退火、光亮淬火、除應力、滲碳、碳氮共滲、釬焊、粉末冶金燒結以及處理爐的安全沖洗等。
           
            ⑶電子工業:生產半導體及電器元件的氮氣保護。
           
            ⑷石油煉制工業:各類儲罐、容器、催化塔及管道的充氮凈化;油品儲運中的充氮保護。
           
            ⑸塑料工業:塑料粒子的氣動傳輸,塑料生產及儲存時防氧化。
           
            ⑹制藥工業:儲罐及容器充氮排氧,氣動傳輸藥料及其它生產上的應用。
           
            ⑺橡膠工業:橡膠的包裝及保存,輪胎生產。
           
            ⑻食品工業:肉類、乳酪及其它食品的充氮包裝,水果、食品保鮮。
           
            ⑼近海平臺:儲罐及容器的惰化,氣體覆蓋,管道排氣凈化。
           
            原理及工藝流程
           
            碳分子篩(Carbon Molecular Sieving—CMS)是一種以煤為主要原料經過特殊加工而成的,黑色表面充滿微孔的顆粒,是一種半永久性吸附劑(可再生使用)。它對氧和氮的分離作用主要基于這兩種氣體在碳分子篩表面上的擴散速率不同,較小直徑的氣體分子(O2)擴散較快,較多地進入分子篩固相(微孔),較大直徑的氣體分子(N2)擴散較慢,進入分子篩固相較少,這樣在氣相中就可得到氮的富集成份。
           
            因此利用碳分子篩對氧和氮在某一時間內吸附量的差別這一特性,由微機按特定的程序,結合加壓吸附、減壓脫附的快速循環過程(變壓吸附),完成氧氮分離,從而在氣相中獲得高純度的氮氣。
           
            設備組成
           
            各組件的工作原理
           
            (1)原料空氣源:
           
            原料空氣(大氣)經過無油潤滑空氣壓縮機(有油潤滑空氣壓縮機)壓縮后達到整定的壓力(0.6--1.0MPa左右)。如有現成的空壓站供氣也可使用。
           
            (2)氣源預處理系統:
           
            無油潤滑空氣壓縮機壓縮后的氣體經冷卻器后進氣液分離器,在這里進行液氣分離,后進入干燥系統進一步干燥除濕,從而得到干燥純潔的壓縮空氣。若配置的壓縮機是有油壓縮機,則需用高效除油器替代氣液分離器。干燥系統由兩只吸附塔組成,一只工作、一只再生,壓縮空氣由底部的閥門導入,壓縮空氣中的CO2、H2O等被內部的分子篩所吸附,從頂部流出純潔的壓縮空氣。五分鐘后通過閥門的轉換,將吸附后的分子篩進行再生。
           
            (3)氧氮分離組件:
           
            裝有碳分子篩的吸附塔共有兩只,經處理以后的壓縮空氣由吸附塔底部的閥門導入,經碳分子篩時,O2被其吸附,出氣口流出N2,當一塔吸附時,另一塔在再生,所謂再生即是吸附結束后,迅速降壓,將內部的O2從碳分子篩內脫離出來,排到大氣中。在微機的控制下兩塔輪流工作,完成氧氮分離,連續輸出氮氣。
           
            成套制氮機機組,一般由以下幾部分組成:
           
            (1)空氣壓縮機(含冷卻器)
           
            (2)氣液分離器(高效除油器)
           
            (3)干燥系統
           
            (4)吸附分離組件(含碳分子篩、閥門)
           
            (5)氮氣貯罐
           
            (6)流量檢測儀器
           
            (7)電器控制系統(含純度檢測、微機等)
           
            配套要求
           
            1.壓縮空氣源:壓縮空氣是制氮的原料,無論是配套壓縮機還是現成的空壓站,壓縮空氣都必須是無油、無水、無塵、符合一定的壓力、一定的流量。
           
            2.電源:壓縮機一般為三相交流電,電器控制含儀器儀表系統為單相交流電。
           
            3.冷卻水:具有一定的壓力和量的常溫冷卻軟水。

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