在工業(yè)氣體領(lǐng)域，純度 95%–99.999% 的氮?dú)庑枨笾鹉昱噬?PSA（Pressure Swing Adsorption，變壓吸附）制氮機(jī)憑借“就地制取、即開即停”的靈活性，已成為替代液氮蒸發(fā)、瓶氮分裝的主流方案。其本質(zhì)是一場“吸附—再生”的循環(huán)博弈：利用碳分子篩（CMS）在高壓下對氧分子選擇性吸附、低壓下快速解吸的特性，把空氣中的氧、水分、二氧化碳截留，讓氮?dú)飧患鞒觥?/p>
整套流程可拆成五步：
- 壓縮與凈化——環(huán)境空氣經(jīng)螺桿空壓機(jī)升壓至 0.7–1.0 MPa，由冷干機(jī)、三級過濾器除去水分、油霧與顆粒，露點(diǎn)降到 –20 ℃以下，含油≤0.01 ppm，避免 CMS“中毒”。
- 吸附分離——潔凈空氣進(jìn)入雙塔（A 塔與 B 塔）之一，塔內(nèi)裝滿 1.5 mm 柱狀 CMS。在 0.8 MPa 下，氧分子被微孔捕獲，氮?dú)庠谒敻患�，�?jīng)止回閥流入緩沖罐；當(dāng)氧傳質(zhì)前沿接近塔出口時，系統(tǒng)自動切塔。
- 均壓降——A 塔結(jié)束吸附后，其頂部富氮區(qū)與 B 塔底部連通 1–2 s，回收 30%–40% 氮?dú)饽芰�，降低壓縮機(jī)功耗。
- 真空/常壓解吸——A 塔壓力瞬間降至 50 kPa（真空型）或大氣壓（常壓型），CMS 釋放氧氣，同時引入少量產(chǎn)品氮反向沖洗，使氧分壓進(jìn)一步降低，確保 CMS 再生完全。
- 充壓待機(jī)——A 塔重新充壓至吸附壓力，等待下一輪切換；雙塔交替，周期 60–120 s，實(shí)現(xiàn)連續(xù)產(chǎn)氮。
- 通過調(diào)節(jié)吸附時間、均壓方式和反吹比， PSA 可在 95%–99.999% 范圍內(nèi)任意設(shè)定氮純度，產(chǎn)氣量隨純度升高呈指數(shù)下降，因此選型時應(yīng)遵循“夠用即好”原則，避免過度追求高純度而犧牲經(jīng)濟(jì)性。
