關于變壓吸附空分制氮的探討

陳華俊

摘要：在社會發(fā)展的整個過程當中，技術的進步推動了我國目前主要化學工業(yè)的發(fā)展?？諝庵频姆绞?，即是借助于空氣為基本原料，通過一定的措施和手段，使得空氣中氮氣能夠被分離出來?？諝庵频姆绞絾h廣泛地應用到了社會生產中。而在這一過程中，方法可靠性以及相關技術的完整性、設備的性能等都切實影響到空氣制氮的效果和質量，所以需要在做好基礎準備之后，確保相關設施能夠穩(wěn)定可靠，以此才能夠實現穩(wěn)定生產。本文基于此，探討關于變壓吸附空氣制氮。

關鍵詞：變壓吸附;空氣制氮;選型

1變壓吸附空分制氮概述

1.1吸附劑

采用吸附劑精制氣體的分離方法早已為人所共知，而將吸附劑用于變壓吸附（PSA）分離氣體是在60年代才開始。近年來，這種技術以其獨特的分離功能獲得了迅速發(fā)展，在與傳統的分離工藝，如低溫法和燃燒法相競爭的過程中，不斷得到了改進和完善。

空分制氧通常用沸石吸附劑，這種吸附劑也可用于富集氮氣。沸石是指硅鋁酸鹽的結晶體。該吸附劑中含有金屬納、鋼、鈣等堿金屬陽離子。沸石可分為天然沸石和人造合成擲石兩類。用于空分的擲石吸附劑要求具有（4～5）×10-4um：'！

1.2氮氣的制取方法及供氮方式

氮氣在自然界中分布很廣，它的分子式為N2，是空氣的主要成分，氮氣在干燥空氣中體積占空氣的78.08%。因此，空氣是制取氮氣的最大原料庫，它取之不盡，用之不竭。工業(yè)用氮的制取方法主要有：低溫精餾法（深冷法）：低溫精餾法已有100多年的歷史，工業(yè)上大規(guī)模生產氧、氮以此法最為經濟，但至今已難以在空氣分離領域中一統天下;變壓吸附法：20世紀70年代初，我國變壓吸附法制取N2的就地裝置開始在市場上出現，經過不斷完善和改進，促使中小型空分設備在制氮領域內采用變壓吸附法已遠遠超過低溫精餾法;薄膜滲透法;化學吸收法。

目前國內外供氮的方式，一般有以下幾種：氮氣就地裝置供氮;液氮貯槽汽化供氮;管線供氮;鋼瓶供氮。我國在20世紀80年代前制氮裝置大多采用深冷法，深冷空分作為一種傳統的制氮方法為人類服務了幾十年，至今在大規(guī)模供氮時還是離不開深冷法。然而，深冷空分裝置復雜，設備投資、占地面積及基建費用等都比較大，操作、管理和維修也比較麻煩，因而20世紀70年代以來，國內外積極運用變壓吸附分離理論，研究開發(fā)分子篩空分的制氮技術，變壓吸附制氮設備簡單，裝置小巧，投資省，操作、維修方便，可實現自動和遠程控制，所以，它備受青睞。

2技術優(yōu)勢分析

2.1變壓吸附的技術原理分析

這種技術的實現依靠一種能夠將氣體進行分離的裝置以及相關設備，借助碳分子篩分吸附劑能夠將空氣進行分離，分離之后即能夠得到一定比例的氮氣，并且氮氣的濃度相對較高。過程中由于借助空氣作為基本原料，因此在分離過程中，空氣內部的組成氣體會根據分子的大小不同而呈現出不同的分離速度，進而在實際分離的過程當中氮氣的分離速度會受到影響。在這一過程中將空氣進行壓縮處理，進而借助實際吸附塔進行氣體的吸附處理，相對而言，氧氣在吸附時較富集，而氮氣正好相反，其在氣體狀態(tài)時較為富集，所以這樣的過程和方式就能夠有效使得氮氣獲得有效分離。除此之外，對于碳分子對于二氧化碳的吸附能力也能夠獲得體現，其中針對吸附速度的明確，在短時間之內氧氣的吸附速度會遠遠超過氮氣的吸附速度，所以實際借助這樣一種方式就能夠實現對于氧氣和氮氣的分離，從而最終實現對于氮氣的提取。

2.2變壓吸附控制制氮裝置的優(yōu)勢

實際上，對于這種裝置而言，由于使用的優(yōu)勢得到了很好的展現，而且相應的使用技術也更加的成熟以及可靠，實際空氣制氮的過程當中也更能夠發(fā)揮基本的保障作用，使得氮氣能夠很好的從空氣中分離出來，滿足實際生產的需求，也使得制備過程更加順利和可行。至此需要對這種裝置的實際優(yōu)勢進行分析和明確。

一是設備使用的成本相對較低，無需投入太大的成本和資金即可以實現運轉和使用，并且借助于會有相關成熟的技術，也更可以使得實際生產成本更低，而實際的經濟效益就會獲得提升與體現。

二是成熟的技術加上可靠的控制措施。這一優(yōu)勢具體就指的是在實際生產和制作氮氣的過程當中，所使用的技術和措施的水平相對較高，并且相關使用的機械設備等也更加可靠與穩(wěn)定，進而能夠使得變壓吸附空氣制氮的過程更加安全和可靠。

3相應裝置選型時的注意事項以及技術應用

3.1裝置選型注意事項

在實際生產過程中，需要較為成熟的技術和設備，才能夠確保正常生產和滿足實際的生產需求。生產過程中對于有關設備的選擇和使用，就應該切實聯系實際情況做出對必要設備的選擇和使用，以此減少由于設備選型不到位和不合理而造成的生產困難和其他生產問題出現，所以必要對有關裝置的選型進行合理控制。

一是關于氣源系統的配置是否合理和能夠正確使用。這當中具體的過程應該對氣源系統進行合理選擇，使得所選擇設備能夠在規(guī)格和要求方面滿足實際生產要求。在氣源系統的實際使用過程中，更要切實考慮其所產生的不利影響，諸如對于空氣制氮過程的吸附劑，要確保其整潔和干凈，并不能夠被其他水分等影響，并且關于空氣制氮的過程中使用的空氣的質量也更要進行保障，確定相關空氣當中是否帶有一些油蒸汽等，只有作為原料本身的空氣的質量可靠，才能夠使得空氣制氮過程更加順利和可靠。

二是關于相關設施的使用過程和注意事項。例如對于相關設施的使用過程和注意事項中應該切實做好對設施使用壽命和使用安全方面的考慮，主要因素在于若是其中閥門的使用壽命下降或者使用的過程不穩(wěn)定，不僅會影響到生產安全和生產效果，更是會對于生產人員的人身安全造成威脅和影響，所以需要注意的重點事項就在于要確保相關設施的使用穩(wěn)定和使用安全，從而可以使得空氣制氮過程能夠順利進行，并進而使得所取得的氮氣的質量更加可靠。

3.2技術應用和發(fā)展

關于這一技術的實際應用以及未來發(fā)展，過程中必然會涉及到更多的實際改進與創(chuàng)新，所以有關技術的應用和發(fā)展，必然要在現有技術使用基礎上獲得創(chuàng)新與完善。技術的應用與進步，也更是要基于一定的技術基礎，進而做好基礎創(chuàng)新以及拓展，從而使得實際生產過程能夠更加可靠和順利。至此關于變壓吸附空氣制氮的技術應用與發(fā)展，將會在后期社會發(fā)展的整個過程中實現較好的進步與提升，進而也更可以使得相關人員不斷的投入到有關生產和建設當中去，進而提升技術發(fā)展水平。

4總結

關于變壓吸附空氣制氮的探討，實際需要在明確有關技術應用現狀的基礎上，明確技術應用過程需做好的基本工作，進而對技術進行創(chuàng)新和完善，使其更能夠發(fā)揮作用和效果。