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。


