制氮機把“普通空氣”變成“高純氮氣”,核心在“提純”二字,F(xiàn)場最常用的是變壓吸附(PSA)工藝,其提純流程可概括為“先凈化、再吸附、后調(diào)壓”三步法,輔以在線監(jiān)測,實現(xiàn)95%~99.999%的連續(xù)可調(diào)純度。
第一步:前端凈化——把雜質(zhì)擋在門外
空氣經(jīng)空壓機壓縮至0.6–0.8 MPa后,先通過冷干機、除油過濾器、活性炭罐,把水、油霧、顆粒降到≤0.01 mg/m³,防止后端碳分子篩“中毒”失效。
第二步:PSA雙塔吸附——氮氧瞬間分離
凈化后的空氣進入A、B兩座吸附塔,塔內(nèi)裝滿碳分子篩(CMS)。CMS對氧的親和力遠大于氮,高壓下氧被牢牢鎖住,氮則穿過床層從塔頂逸出,純度即刻達到設定值。
A塔吸附產(chǎn)氮,B塔同時降壓解吸排氧;PLC控制氣動閥毫秒級切換,兩塔交替工作,實現(xiàn)24 h連續(xù)供氮。
第三步:純度微調(diào)——讓數(shù)據(jù)說了算
在氮氣出口串接節(jié)流閥與在線氧分儀,通過“流量—純度”閉環(huán)算法:當氧含量高于設定值,系統(tǒng)自動減少產(chǎn)氣流量或延長吸附時間,反之則放大流量,可在15 min內(nèi)把純度穩(wěn)在±0.01 %以內(nèi)。
補充提純方案
若工藝要求99.999 %以上,可在PSA后端加“催化脫氧+干燥”模塊:微量氧與氫在鈀觸媒上生成水,再經(jīng)分子篩干燥,最終氧含量可降至1 ppm以下。
總結(jié)
制氮機的氮氣提純是一套“物理+自動化”組合拳:前端凈化保證分子篩壽命,PSA吸附完成主體分離,在線閉環(huán)實現(xiàn)純度精準可控。相較外購液氮,現(xiàn)場提純不僅純度可調(diào)、即用即產(chǎn),還能把單立方氮氣成本降低50 %以上。