PSA制氮技术及氮气纯化技术.doc

《PSA制氮技术及氮气纯化技术.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、PSA制氮技术及氮气纯化技术(制氮机及氮气纯化设备专题)作者:郑兆军15制氮机一、PSA(PRESSURESWINGADSORPTION)变压吸附制氮机简介　　市场上目前的供氮方式主要有液氮、瓶装氮、现场制氮。综合三种供氮方式，现场制氮是目前最经济、高效、节能的的一种供氮方式。现场制氮适合于用气量在1000Nm3/h以下的用户。现场制氮的一种主要方式即是PSA变压吸附制氮机。　　该制氮机具有经济、高效、运行成本低、适应性强、易于操作、安全方便等特点。二、PSA变压吸附制氮机原理　　主要是基于碳分子筛对氧和

2、氮的吸附速率不同，碳分子筛优先吸附氧，而氮大部分富集于不吸附相中。碳分子筛本身具有加压时对氧的吸附容量增加，减压时对氧的吸附量减少的特性。利用这种变压吸附的特性，实现氧气和氮气的分离，得到我们所需要的气体组分。由于吸附剂有一定的吸附容量，当吸附饱和时就需要再生，所以单吸附床的吸附是间歇式的，为保证连续供气，采用双吸附塔并联交替进行吸附，一塔工作一塔再生，连续产氮。三、变压吸附制氮机主要使用领域1、冶金、金属加工行业　　通过变压吸附制氮机制取到纯度大于99.5%的氮气，通过和氮气纯化设备的联合使用纯度大于9

3、9.9995%、露点低于-65℃的高品质氮气。用于退火保护气氛、烧结保护气氛、氮化处理、洗炉及吹扫用气等。广泛应用于金属热处理、粉末冶金、磁性材料、铜加工、金属丝网、镀锌线、半导体、粉末还原等领域。2、化工、新材料行业　　通过变压吸附制氮机制取纯度大于98%或所需要纯度的氮气。主要用于化工原料气、管道吹扫、气氛置换、保护气氛、产品输送等。主要应用于化工、氨纶、橡胶、塑料、轮胎、聚氨脂、生物科技、中间体等行业。3、食品、医药行业　　通过变压吸附制氮机制取纯度大于98%或纯度为99.9%的氮气。通过除菌、除尘

4、、除水等处理，得到高品质的氮气，满足该行业的特殊要求。主要应用于食品包装、食品保鲜、医药包装、医药置换气、医药输送气氛。4、电子行业　　通过变压吸附制氮机制取纯度大于99.9%或99.99%以上的氮气，或经过氮气纯化设备得到纯度大于99.9995%、露点低于-65℃的高品质氮气。用于电子产品的封装、烧结、退火、还原、储存等。主要应用于波峰焊、回流焊、水晶、压电、电子陶瓷、电子铜带、电池、电子合金材料等行业。5、其他使用领域　　制氮机除了使用在以上行业以外，在煤炭、石油、油品运输等众多领域也得到广泛使用。随

5、着科技的进步和社会的发展，氮气的使用领域也越来越广泛，现场制气（制氮机）以其投资省、使用成本低、使用方便等优点已经逐渐取代液氮蒸发、瓶装氮气等传统供氮方式。15PSA制氮设备在高性能MnZn铁氧体生产中的应用1　引言　　众所周知，气氛烧结是现代高性能MnZn铁氧体生产中的关键工序，而品质良好、价格便宜的氮气又是实施气氛烧结的基本条件之一。　　我国是世界上铁氧体生产大国，软磁铁氧体的产量已跃居世界第二位，生产企业很多，因生产规模及设备不同，故采用的供气方式也各异。以真空气氛烧结炉作为主要烧结设备者，因规模相

6、对较小，其氮气总量需求不多，一般均使用外购的瓶装高纯氮气。瓶装氮气规格通常是6Nm3／瓶，价格在30～40元／瓶，故氮气单价在5～7元／m3。生产规模较大(年产量一般在300吨以上)的工厂则是以氮气隧道窑作为磁芯的主要烧结设备，它们的供气方式有两种。一是购买液氮(液氮贮罐及气化器)来提供生产所需的氮气。1m3液氮可气化为标准状态下的气氮643m3，氮气的综合单价在2～2.5元／m3。另一种方式是工厂购置制氮设备现场制氮，因制氮设备的种类、规格不同，其氮气成本在0.4～0.6元／m3。近年来也有尝试租赁制氮

7、设备供气的，其氮气成本在1.5元／m3左右。由上可知，采用不同的供气方式其生产成本差别是较大的。表1以年产量1200吨MnZn铁氧体磁芯生产线(每小时需供气100m3，年供气量864000m3）为例将不同供气方式的单价及年用气成本作一粗略比较，就可见一斑。 表1　不同供气方式下的氮气成本供气方式单价／元.m-3成本／万元.年－1外购液氮2.5216自购设备制氮0.651.8租赁设备制氮1.5129.62　三种制氮方法及其特点　　现代工业用氮的制取方法都是以空气为原料，将其中的氧和氮分离而获得。目前主要有三

8、种，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。1)　深冷空分制氮　　深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近九十年的历史。它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，前者的沸点为-183℃，后者的为-196℃)，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，