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PSA制氮技术及氮气纯化技术(制氮机及氮气纯化设备专项)作者：郑兆军制氮机一、PSA(PRESSURESWINGADSORPTION)变压吸附制氮机简介市场上当前供氮方式重要有液氮、瓶装氮、现场制氮。综合三种供氮方式，现场制氮是当前最经济、高效、节能一种供氮方式。现场制氮适合于用气量在1000Nm3/h如下顾客。现场制氮一种重要方式即是PSA变压吸附制氮机。该制氮机具备经济、高效、运营成本低、适应性强、易于操作、安全以便等特点。二、PSA变压吸附制氮机原理重要是基于碳分子筛对氧和氮吸附速率不同，碳分子筛优先吸附氧，而氮大某些富集于不吸附相中。碳分子筛自身具备加压时对氧吸附容量增长，减压时对氧吸附量减少特性。运用这种变压吸附特性，实现氧气和氮气分离，得到咱们所需要气体组分。由于吸附剂有一定吸附容量，当吸附饱和时就需要再生，因此单吸附床吸附是间歇式，为保证持续供气，采用双吸附塔并联交替进行吸附，一塔工作一塔再生，持续产氮。三、变压吸附制氮机重要使用领域1、冶金、金属加工行业通过变压吸附制氮机制取到纯度不不大于99.5%氮气，通过和氮气纯化设备联合使用纯度不不大于99.9995%、露点低于-65℃高品质氮气。用于退火保护氛围、烧结保护氛围、氮化解决、洗炉及吹扫用气等。广泛应用于金属热解决、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不不大于98%或所需要纯度氮气。重要用于化工原料气、管道吹扫、氛围置换、保护氛围、产品输送等。重要应用于化工、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不不大于98%或纯度为99.9%氮气。通过除菌、除尘、除水等解决，得到高品质氮气，满足该行业特殊规定。重要应用于食品包装、食品保鲜、医药包装、医药置换气、医药输送氛围。4、电子行业通过变压吸附制氮机制取纯度不不大于99.9%或99.99%以上氮气，或通过氮气纯化设备得到纯度不不大于99.9995%、露点低于-65℃高品质氮气。用于电子产品封装、烧结、退火、还原、储存等。重要应用于波峰焊、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、其她使用领域制氮机除了使用在以上行业以外，在煤炭、石油、油品运送等众多领域也得到广泛使用。随着科技进步和社会发展，氮气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、使用以便等长处已经逐渐取代液氮蒸发、瓶装氮气等老式供氮方式。PSA制氮设备在高性能MnZn铁氧体生产中应用1引言众所周知，氛围烧结是当代高性能MnZn铁氧体生产中核心工序，而品质良好、价格便宜氮气又是实行氛围烧结基本条件之一。国内是世界上铁氧体生产大国，软磁铁氧体产量已跃居世界第二位，生产公司诸多，因生产规模及设备不同，故采用供气方式也各异。以真空氛围烧结炉作为重要烧结设备者，因规模相对较小，其氮气总量需求不多，普通均使用外购瓶装高纯氮气。瓶装氮气规格普通是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(年产量普通在300吨以上)工厂则是以氮气隧道窑作为磁芯重要烧结设备，它们供气方式有两种。一是购买液氮(液氮贮罐及气化器)来提供生产所需氮气。1m3液氮可气化为原则状态下气氮643m3，氮气综合单价在2～2.5元／m3。另一种方式是工厂购买制氮设备现场制氮，因制氮设备种类、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设备供气，其氮气成本在1.5元／m3左右。由上可知，采用不同供气方式其生产成本差别是较大。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1.5129.62三种制氮办法及其特点当代工业用氮制取办法都是以空气为原料，将其中氧和氮分离而获得。当前重要有三种，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老式制氮办法，已有近九十年历史。它是以空气为原料，通过压缩、净化，再运用热互换使空气液化成为液空。液空重要是液氧和液氮混合物，运用液氧和液氮沸点不同(在1大气压下，前者沸点为-183℃，后者为-196℃)，通过液空精馏，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，运营成本较高，产气慢(12～24h），安装规定高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm3／h如下设备，相似规格PSA装置投资规模要比深冷空分装置低20％～