随着工业的迅速发展,氮气在化工、电子、冶金、食品、机械等领域获得了广泛的应用,我国对氮气的需求量每年以大于8%的速度增加。氮气的化学性质不活泼,在平常的状态下表现为很大的惰性,不易与其他物质发生化学反应。因此,氮气在冶金工业、电子工业、化工工业中广泛的用来作为保护气和密封气,一般保护气的纯度要求为99.99%,有的要求99.998%以上的高纯氮。液氮是一个较方便的冷源,在食品工业、医疗事业以及畜牧业的贮藏等方面得到越来越普遍的应用。在化肥工业生产合成氨时,合成氨的原料气—氢、氮混合气若用纯液氮洗涤精制,可使惰性气体的含量较微小,一氧化硫和氧的含量不**过20ppm。
纯净的氮气无法从自然界直接汲取,主要采用空气分离法。空气分离法中包括:深冷法、变压吸附法(PSA)、膜分离法。
集成高效碳分子筛制氮装置,是一种管路集成化、结构简单、技术的空气分离装置,以纯净的压缩空气为原料,使用进口的吸附剂,采用变压吸附分离的工艺流程(简称P.S.A)。在常温常压下,利用空气中的氧和氮在碳分子筛中的扩散速率不同,把氧和氮加以分离,氮气的流量和纯度可根据用户要求调节。
制氮机厂家生产的制氮装置,氮气纯度一次性可到98~99.99%,氮气从0.03NM3/H-1000NM3/H。同时,制氮装置与本公司生产的系列氮气纯化装置配套,氮气纯度可提高到99.9995%,氮气中含氢量为无氢,小于等于-60℃。
制氮机是按变压吸附技术设计、制造的氮气制取设备。制氮机以优质进口碳分子筛(CMS)为吸附剂,采用常温下变压吸附原理(PSA)分离空气制取高纯度的氮气。通常使用两吸附塔并联,由进口PLC控制进口气动阀自动运行,交替进行加压吸附和解压再生,完成氮氧分离,获得所需高纯度的氮气。
深冷空分制氮是一种传统的制氮方法,已有近几十年的历史。它是以空气为原料,经过压缩、净化,再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物,利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下,前者的沸点为-183℃,后者的为-196℃),通过液空的精馏,使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大,基建费用较高,设备一次性投资较多,运行成本较高,产气慢(12~24h),安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素,3500Nm3/h以下的设备,相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20%~50%。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮,而中、小规模制氮就显得不经济。