吸附式制氮设备主要包括变压吸附制氮机(PSA制氮机)和膜分离制氮机。
变压吸附制氮机(PSA制氮机)
变压吸附制氮机(PSA制氮机)是一种利用变压吸附技术(PSA)生产高纯度氮气的设备。其工作原理是通过碳分子筛对空气中氧气和氮气的吸附选择性不同,通过周期性地改变压力实现氮气和氧气的分离。在加压吸附阶段,空气通过装填有碳分子筛的吸附塔,氧气被吸附,氮气则穿过多孔的分子筛流出。在减压解吸阶段,吸附塔停止进气并减压,使已吸附的氧气脱附并排空,完成再生。两个或多个吸附塔交替进行吸附和解吸,实现连续供氮。
膜分离制氮机
膜分离制氮机利用中空纤维膜对气体分子的渗透速率差异实现氮气和氧气的分离。空气在一定压力下通过膜组件,氧气分子由于直径小于氮气,更容易通过膜壁,而氮气则大部分留在膜内侧被收集。这种设备适用于对氮气纯度要求适中(通常在95%~99.5%)且流量需求较小的场合,如食品包装、实验室、小型化工过程等。
适用范围和优缺点
变压吸附制氮机:适用于对氮气纯度要求较高的行业,如化工、电子半导体、食品包装、医药、金属热处理等。纯度通常可达99.5%~99.999%。优点包括可连续供氮、纯度可调、适应性强、运行成本相对较低,尤其在高纯度、大流量需求下更为节能。缺点是初始投资较高,需定期更换碳分子筛,受环境温度、压力波动影响较大。
膜分离制氮机:适用于对氮气纯度要求适中且流量需求较小的场合。优点是结构简单、操作维护方便、设备成本较低、能耗低。缺点是纯度受限,通常无法达到99.99%以上的高纯度要求,且膜组件寿命有限,需定期更换