變壓吸附制氮機原理
變壓吸附(PSA)系統采用吸附工作原理，而膜系統則是在選擇性滲透的基礎上進行氣體分離。
變壓吸附。在變壓吸附過程中，壓縮空氣首先經過一組過濾器，以去除夾帶的油和水。然后，經過純化的空氣進入兩個配有碳分子篩(CMS)的吸附容器之一。其余雜質，如二氧化碳和殘留水分，由位于吸附床入口處的碳分子篩進行吸附。在高壓力下，碳分子篩選擇性地吸附氧氣，使通過的氮氣達到所需要的純度等級。在這個過程中，一個容器生產氮氣，另一個容器在壓力作用下去除吸附的氧氣，并排放到大氣中。通過兩個吸附床之間的吸附和解吸附循環，持續產生氮氣。
變壓吸附制氮機原理圖
選擇氮氣供應方案時應考慮兩個最重要因素：需要的氮氣純度和氮氣流速。通過調整空氣壓縮機和含有碳分子篩的吸附容器尺寸，可以實現各種流量和純度組合。變壓吸附工藝可以經濟高效地生產流速從小于5,000scfh到大于60,000scfh不等，純度范圍為95%-99.9995%的氮氣。
膜分離制氮機原理
膜系統采用選擇性氣體滲透工作原理。典型的膜分離工藝(圖2)使用多組分離膜，每個分離膜包括數千個中空纖維。每個經過纖維膜的分子具有特定的滲透率，此滲透率則來自于分子在中空纖維膜的溶入、擴散和溶出能力。滲透率取決于氣體在纖維膜中的溶解度和擴散率。壓縮氣體經過纖維膜時，氧氣、水蒸氣和二氧化碳被選擇性地去除，從而形成富氮氣流。
膜系統生產的氮氣的純度通常為95-99.5%，某些情況下，還可以生產純度高于99.9%的氮氣。產品純度取決于進氣純度、可用分壓差和目標回收水平。
膜分離制氮機原理圖
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