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PSA制氮機(jī)的核心工作原理是什么?為什么它能分離出高純度氮?dú)舛瞧渌麣怏w?

時(shí)間2025-07-30 來源:本站

PSA(Pressure Swing Adsorption,變壓吸附)制氮機(jī)利用碳分子篩(CMS)在不同壓力下對氧、氮等氣體吸附能力的差異實(shí)現(xiàn)分離。空氣經(jīng)壓縮、冷干、過濾后進(jìn)入吸附塔,在0.7-1.0 MPa壓力下,CMS對氧分子(動(dòng)力學(xué)直徑約0.346 nm)的吸附速率是氮分子(0.364 nm)的數(shù)十倍,氧在微孔內(nèi)被優(yōu)先吸附,氮因吸附弱而富集于氣相,形成90-99.999%純度的產(chǎn)品氮。當(dāng)吸附塔接近飽和時(shí),系統(tǒng)瞬間降壓至常壓,被吸附的氧、水蒸氣等雜質(zhì)解吸排出,CMS獲得再生。兩個(gè)塔交替運(yùn)行,通過PLC控制閥門切換,實(shí)現(xiàn)連續(xù)產(chǎn)氮。該技術(shù)之所以不選擇分離氬氣(0.340 nm),是因?yàn)闅迮c氧的分子尺寸過于接近,CMS的孔徑分布(3-5 Å)對二者的選擇性差異不足,而氮與氧的動(dòng)力學(xué)差異顯著,故可高效制氮。此外,PSA的物理吸附過程無需化學(xué)反應(yīng),能耗僅為深冷法的30-50%,成為中小規(guī)模制氮的主流方案。

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