空氣分離制氮機

不同供氣方式下的氮氣成本現代工業(yè)用氮的制取方法都是以空氣為原料，將其中的氧和氮分離而獲得。目前主要有三種，即深冷空分法、分子篩空分法(PSA)和膜空分法。

深冷空分制氮是一種傳統的制氮方法，已有近九十年的歷史。它是以空氣為原料，經(jīng)過(guò)壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空液空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(在1大氣壓下，前者的沸點(diǎn)為-183，后者的為-196)，通過(guò)液空的精餾，使它們分離來(lái)獲得氮氣。深冷空分制氮設備復雜、占地面積大，基建費用較高，設備一次性投資較多，運行成本較高，產(chǎn)氣慢(12~24h)，安裝要求高、周期較長(cháng)。綜合設備、安裝及基建諸因素，3500Nm³以下的設備，相同規格的PSA裝置的投資規模要比深冷空分裝置低20%~50%。深冷空分制氮裝置宜于大規模工業(yè)制氮，而中、小規模制氮就顯得不經(jīng)濟。

分子篩空分制氮是以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱(chēng)PSA制氮。此法是七十年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新的制氮技術(shù)。與傳統制氮法相比，它具有工藝流程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)氣快(15~0分鐘)、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內根據滿(mǎn)足用戶(hù)需求。

膜空分制氮是80年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮技術(shù)。膜空分制氮的基本原理是以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質(zhì)的氣體在膜中具有不同的滲透速率來(lái)使氧和氮分離。和其它制氮設備相比它具有結構更為簡(jiǎn)單、體積更小、無(wú)切換閥門(mén)、維護量更少、產(chǎn)氣更快(3分鐘)、增容方便等優(yōu)點(diǎn)，它特別適宜于氮氣純度98％的中、小型氮氣用戶(hù)。而氮氣純度在98%以上時(shí)，它與相同規格的PSA制氮機相比價(jià)格要高出15%以上。

PSA設備與深冷技術(shù)比較

PSA設備主要由空壓機、壓縮空氣凈化裝置、氧氮分離系統組成，穩定性高；

操作極為方便，主要運行部件為管道式氣動(dòng)閥，其密封件壽命可達150萬(wàn)次以上；

而深冷設備組成為：空壓機、預冷機、純化器、膨脹機、精餾塔、液空過(guò)濾器、換熱器……設備組成相對復雜、故障點(diǎn)多，純化器中的電加熱器、固態(tài)繼電器需經(jīng)常更換，其中的13X分子篩也需三年左右更換一次，膨脹機也容易發(fā)生燒瓦事故，因而穩定性不高；

PSA設備開(kāi)機時(shí)間極短，并且可以隨開(kāi)隨停。而深冷設備開(kāi)機時(shí)間為16-48小時(shí)，甚至更長(cháng)，一旦設備出現停機，重新開(kāi)機相當麻煩。PSA設備組成簡(jiǎn)單，因而占地極少，無(wú)須任何基礎，安裝調試極為方便，現場(chǎng)費用低；

而深冷設備占地極較多，現場(chǎng)基建工作量大，費用高，現場(chǎng)及基建費用 約占設備投資的20%，安裝調試時(shí)間長(cháng)。