制氮機原理、分類、特點、用途及結構等知識

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制氮機原理

空氣經壓縮機壓縮過濾后進入高分子膜過濾器，由于各種氣體在膜中溶解度和擴散系數不同，導致不同氣體在膜中相對滲透速率不同。根據這一特性，可將各種氣體分為“快氣”和“慢氣”。當混合氣體在膜兩側壓力差的作用下，滲透速率相對快的氣體，如水、氫氣、氦氣、硫化氫、二氧化碳等透過膜后，在膜的滲透側被富集，而滲透速率相對較慢的氣體，如甲烷、氮氣、一氧化碳和氬氣等氣體則被滯留在膜的側被富集，從而達到混合氣體分離的目的。

 

制氮機分類

1、深冷空分制氮

深冷空分制氮是一種傳統的制氮方法，已有近幾十年的歷史。它是以空氣為原料，經過壓縮、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不同(在1大氣壓下，前者的沸點為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮氣。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，產氣慢(12~24h)，安裝要求高、周期較長，綜合設備、安裝及基建諸因素，3500Nm3/h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制氮，而中、小規模制氮就顯得不經濟。

2、分子篩空分制氮

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PSA制氮，此法是七十年代迅速發展起來的一種新的制氮技術。與傳統制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣快(15~30分鐘)、能耗低，產品純度可在較大范圍內根據用戶需要進行調節，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應性較強等特點，故在1000Nm3/h以下制氮設備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的首選方法。

3、膜空分制氮

以空氣為原料，在一定壓力條件下，利用氧和氮等不同性質的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離，和其它制氮設備相比它具有結構更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護量更少、產氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優點，它特別適宜于氮氣純度≤98%的中、小型氮氣用戶，有最佳功能價格比。而氮氣純度在98%以上時，它與相同規格的PSA制氮機相比價格要高出15%以上。

 

制氮機特點

1、產氮氣方便快捷：

先進的技術，獨特的氣流分布器，使氣流分布更均勻，高效地利用碳分子篩，20分鐘左右即可提供合格的氮氣。

2、使用方便：

設備結構緊湊、整體撬裝，占地小無需基建投資，投資少，現場只需連接電源即可制取氮氣。

3、比其它供氮方式更經濟：

PSA工藝是一種簡便的制氮方法，以空氣為原料，能耗僅為空壓機所消耗的電能，具有運行成本低、能耗低、效率高等優點。

4、機電一體化設計實現自動化運行：

進口PLC控制全自動運行，氮氣流量壓力純度可調并連續顯示，可實現無人值守。

5、運用范圍廣：

金屬熱處理過程的保護氣，化學工業生產用氣及各類儲罐、管道的充氮凈化，橡膠、塑料制品的生產用氣，食品行業排氧保鮮包裝，飲料行業凈化和覆蓋氣，醫藥行業充氮包裝及容器的充氮排氧，電子行業電子元件及半導體生產過程的保護氣等。純度、流量、壓力穩定可調，滿足不同客戶的需要。

 

制氮機用途

1、石油天然氣行業專用制氮機適用于大陸石油及天然氣開采、沿海及深海石油及天然氣開采中的氮氣保護、輸送、覆蓋、置換、搶險、維修、注氮采油等領域，具有安全性高、適應強、連續性生產待特點。

2、化工行業專用制氮機適用于石油化工、煤化工、鹽化工、天然氣化工、精細化工、新材料等及其衍伸化工產品加工行業，氮氣主要用于覆蓋、吹掃、置換、清洗、壓力輸送、化學反應攪動、化纖生產保護、充氮保護等領域。

3、冶金行業專用制氮機適用于熱處理、光亮退火、保護加熱、粉末冶金、銅材鋁材加工、磁性材料燒結、貴金屬加工、軸承生產等領域。具有純度高、連續生產、部分工藝要求氮氣含一定量的氫以增加光亮度等特點。

4、煤礦行業專用制氮機適用于煤炭開采中的防火滅火、瓦斯及煤氣稀釋等領域，具有地面固定式、地面移動式、井下移動式三種規格，充分滿足不同工況下的氮氣需求。

5、橡膠輪胎行業專用制氮機適用于橡膠及輪胎生產硫化過程中的氮氣保護、成型等領域，特別是在全鋼子午線輪胎生產中，用氮氣硫化新工藝已逐步取代蒸汽硫化工藝，具有氮氣純度高、連續性生產、氮氣壓力較高等特點。

6、食品行業專用制氮機適用于糧食綠色倉儲、食品充氮包裝、蔬菜保鮮、酒類封(罐)裝和保存等。

7、防爆型制氮機適用于化工、石油天然氣等對設備有防爆要求的場所。

8、制藥行業專用制氮機主要用于藥品生產、儲存、封裝、包裝等領域。

9、電子行業專用制氮機適用于半導體生產封裝、電子元器件生產、LED、LCD液晶顯示器、鋰電池生產等領域，制氮機具有純度高、體積小、噪聲低、能耗低等特點。

10、集裝箱式制氮機適用于石油、天然氣、化工及其它相關領域，即有適應性強、可移動作業等特點。

11、車載移動式制氮車適用于石油天然氣行業的開采、管道吹掃、置換、應急搶險、易燃氣體、液體的稀釋等領域、分為低壓、中壓、高壓系列，具有機動性強、可移動作業等特點。

12、汽車輪胎沖氮氮氣機，主要用于汽車4S店、汽車維修廠的汽車輪胎沖氮，可延長輪胎使用壽命，降低噪音和油耗。

 

制氮機結構

變壓吸附制氮設備包括：空氣凈化組件、空氣儲罐、氮氧分離系統、氮氣緩沖系統、電氣控制系統五大部分組成。      

1、空氣凈化組件由管道過濾器、精過濾器、超精過濾器、冷凍干燥機、除油器等組成，其作用是除去壓縮空氣中的塵埃、水和油，為氮氧分離系統提供清潔的原料——空氣。      

2、空氣儲罐組件由空氣儲罐、安全閥、球閥等組成，其作用是保證系統用氣平穩外，還可以降低壓縮空氣的出氣溫度，使壓縮空氣中水、油等雜質隨壓縮空氣溫度的降低而分離出來，有利于延長后處理設備壽命，同時提高壓縮空氣的品質。      

3、氮氧分離系統是制氮設備的主要部件，由兩個交替工作的吸附塔（塔內裝碳分子篩）和氣動閥、節流閥、消音器等組成。根據碳分子篩對空氣中主要成分氧氣和氮氣的吸附速率不同，在加壓吸附和降壓脫附過程中實現氮氧分離，而加壓吸附與降壓脫附過程由可編程控制器按一定程序控制電磁閥并由電磁閥控制相應的氣動閥自動運行。     

4、氮氣緩沖系統主要由緩沖罐、粉塵過濾器、流量計、調壓閥、氣動閥、節流閥、氮氣純度分析儀等組成。其主要作用是使氮氣壓力、純度和流量平穩，氮氣純度分析儀可即時測出氮氣純度，并自動控制氣動閥將不合格氮氣排空。

 

制氮機操作步驟    

1、開機步驟：  

打開電源開關→打開干燥機→打開制氮機→打開空壓機→打開測氮儀→按制氮機啟動鍵（當壓力在0.3以上）→打開放氣閥（等到壓力到0.8且氮氣純度到99.9關閉放氣閥）→接通儲氣罐→打開儲氣罐氮氣出口開關。

2、關機步驟：  

關閉空壓機→關閉儲氣罐入氣開關→關閉干燥機→關閉測氮儀→關閉制氮機→關閉總電源。備注：每次包裝結束后關閉氮氣出口開關，下次可繼續使用。

 

制氮機注意事項

1、定期排水，排水口處于儲氣罐下方；

2、定期檢查各連接處與法蘭是否具有密封性，是否有跑冒滴漏等現象，如果有，則停機排除，再開機；

3、檢查各個壓力表是否正常，是否在檢驗期內，有無磨損與模糊不清情況；  

4、定期檢測安全閥是否符合工藝參數；

5、做好清潔衛生。

 

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本文關鍵詞：制氮機

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