变压吸附(PSA)制氮原理及工艺基本知识
PSA变压吸附制氮原理资料
制氮机制氮机，是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。
根据分类方法的不同，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法，工业上应用的制氮机，可以分为三种。
制氮机是按变压吸附技术设计、制造的氮气设备。
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。
中文名制氮机含义制取氮气的机械组合工作原理利用碳分子筛的吸附特性主要分类深冷空分，膜空分，碳分子筛空分、1工作原理1. ▪ PSA变压吸附制氮原理2. ▪深冷空分制氮原理3. ▪膜空分制氮原理2主要分类1. ▪深冷空分制氮2. ▪分子筛空分制氮3. ▪膜空分制氮3设备特点4系统用途5技术参数工作原理PSA变压吸附制氮原理碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。
因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。
如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。
氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。
这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。
而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。
因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。
深冷空分制氮原理分子筛制氮机工艺流程图深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮，满意需要液氮的工艺要求，并且可在液氮贮槽内贮存，当出现氮气间断负荷或空分设备小修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道满意工艺装置对氮气的需求。
PSA制氮介绍
≥99.999% ≥2250Nm3/h ≥0.8MPa ≤-60℃ ≥8400小时/年 ≥10年
备注 0℃,101.325kPa 氧含量≤1000ppm 产品氮气压力 常压 连续运行 其中正常使用、维护条件下分 子筛使用寿命10年以上
备注
0℃,101.325kPa 氧含量≤1000ppm 产品氮气压力 常压 连续运行 其中正常使用、维护条件下分子 筛使用寿命10年以上
H2藝
经PSA变压吸附產出的3N2与少量氢氣混合后，残氧与氢氣發生反应生成水蒸气，随后经一后冷 却器使大部分水蒸气冷凝下来，并经过高效水分离器除去冷凝水，再进入吸附式干燥器可使产
品气露点达到-70℃以下， 产品气纯度通过分析仪连续进行在线监测。
其脱氧反应的化学方程式为： 2H2+O2=2H2O+热 为了确保氧被完全脱除，实际加入的H2量与O2量的比率略高于理论值，使得脱氧反应很彻底， 从而可获得氧含量低于5ppmO2的高纯氮气。此种工艺由于未脱除过量氢，产品氮中会含有少量 的氢气，对于含氢不敏感的工艺中适用。
PSA变压吸附制氮装置介紹
PSA制氮設備
变压吸附(PSA)原理:
变压吸附制氮工艺的核心材料是用于空气分离的碳分子筛（CMS）。碳分子筛是 一种多孔性的碳结晶体，空气中的O2与N2在高压条件下会扩散进入这些孔隙，两 者的扩散速率不同因而产生氧氮分离的现象，而孔隙的直径分布是决定性能的关 键因素。氧分子的尺寸为0.28*0.40nm，而氮分子则为0.30*0.41nm。 如果能将孔径控制在稍小于氮气分子的情况,亦即0.3-0.4nm,则氧气分子比较容 易进入孔洞内部，因而被吸附在碳分子筛内；氮气分子比较难进入孔洞内部，因 而被排出吸附器外部成为高纯的氮气。
A塔
PSA制氮技术及氮气纯化技术
.PSA制氮技术及氮气纯化技术(制氮机及氮气纯化设备专题)**: ***.制氮机一、PSA ( PRESSURE SWING ADSORPTION ) 变压吸附制氮机简介市场上目前的供氮方式主要有液氮、瓶装氮、现场制氮。
综合三种供氮方式，现场制氮是目前最经济、高效、节能的的一种供氮方式。
现场制氮适合于用气量在1000Nm3/h以下的用户。
现场制氮的一种主要方式即是PSA变压吸附制氮机。
该制氮机具有经济、高效、运行成本低、适应性强、易于操作、安全方便等特点。
二、PSA变压吸附制氮机原理主要是基于碳分子筛对氧和氮的吸附速率不同，碳分子筛优先吸附氧，而氮大部分富集于不吸附相中。
碳分子筛本身具有加压时对氧的吸附容量增加，减压时对氧的吸附量减少的特性。
利用这种变压吸附的特性，实现氧气和氮气的分离，得到我们所需要的气体组分。
由于吸附剂有一定的吸附容量，当吸附饱和时就需要再生，所以单吸附床的吸附是间歇式的，为保证连续供气，采用双吸附塔并联交替进行吸附，一塔工作一塔再生，连续产氮。
三、变压吸附制氮机主要使用领域1、冶金、金属加工行业通过变压吸附制氮机制取到纯度大于99.5%的氮气，通过和氮气纯化设备的联合使用纯度大于99.9995%、露点低于-65℃的高品质氮气。
用于退火保护气氛、烧结保护气氛、氮化处理、洗炉及吹扫用气等。
广泛应用于金属热处理、粉末冶金、磁性材料、铜加工、金属丝网、镀锌线、半导体、粉末还原等领域。
2、化工、新材料行业通过变压吸附制氮机制取纯度大于98%或所需要纯度的氮气。
主要用于化工原料气、管道吹扫、气氛置换、保护气氛、产品输送等。
主要应用于化工、氨纶、橡胶、塑料、轮胎、聚氨脂、生物科技、中间体等行业。
3、食品、医药行业通过变压吸附制氮机制取纯度大于98%或纯度为99.9%的氮气。
通过除菌、除尘、除水等处理，得到高品质的氮气，满足该行业的特殊要求。
主要应用于食品包装、食品保鲜、医药包装、医药置换气、医药输送气氛。
PSA变压吸附制氮原理资料
PSA变压吸附制氮原理资料变压吸附制氮（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）是一种常用的气体分离技术，广泛应用于工业、医疗和食品加工等领域。
下面是有关PSA变压吸附制氮原理的详细资料。
PSA变压吸附制氮的过程通常分为吸附和解吸两个阶段。
在吸附阶段，混合气体通过吸附装置，其中的氮气分子被分子筛吸附，而其他组分如氧气、二氧化碳、水蒸气等则通过。
这样，从进料气体中分离出富含氮气的吸附床。
吸附床在饱和后，需要进行解吸以获取纯度较高的氮气。
在解吸阶段，通过降低吸附装置内部的压力，降低分子筛对氮气的吸附力，使其再次释放出来。
释放的氮气通过排气阀进入氮气储存罐中，供应给用户使用。
PSA变压吸附制氮的关键在于通过不同操作压力的切换，利用分子筛对氮气的吸附选择性，实现对混合气体的有效分离。
一般来说，较高的压力有利于较大程度地吸附氮气，较低的压力则有利于分子筛对氮气的解吸。
因此，在制氮过程中需要进行周期性的压力切换。
PSA变压吸附制氮在工业上有广泛的应用。
其中，最常见的应用是空分行业，用于分离空气中的氧气和氮气。
通过调节操作条件和吸附床的设计，可以根据需求获得不同纯度的氮气。
例如，在医疗领域，需要高纯度的氮气用于气体中和和手术过程中的辅助气体。
在食品加工中，氮气常用于包装和保存食品，以延长货物的保质期。
总结起来，PSA变压吸附制氮利用吸附介质对混合气体中氮气的选择性吸附特性，通过周期性的压力切换实现对气体的分离。
这种技术广泛应用于空分、医疗和食品加工等行业，为各个领域提供了高纯度的氮气。
变压吸附空分制氮原理
◆变压吸附空分制氮原理1）变压吸附（PSA）变压吸附(Pressure Swing Adsorption.简称PSA) 是一种先进新型的气体分离技术，它在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位。
2）变压吸附原理任何一种吸附对于同一被吸附气体（吸附质）来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大。
反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小。
如果温度不变，在加压的情况下吸附，用减压（抽真空）或常压解吸的方法，称为变压吸附。
可见，变压吸附是通过改变压力来吸附和解吸的。
如上图所示，碳分子筛对氧和氮吸附量有很大的差异。
碳分子筛是一种内部有很多微孔的物质，用碳分子筛制氮主要是基于氧和氮在碳分子筛中的扩散速率不同，变压吸附的原理就是在一定的压力下，利用空气中氧、氮在碳分子筛微孔中的吸附量的差异，达到氧氮分离的目的。
在压力升高时，碳分子筛吸氧产氮，压力降至常压时，碳分子筛脱附氧气再生。
变压吸附制氮设备通常有两只吸附塔，一只吸氧产氮，另一只脱氧再生，如此交替循环不断产出氮气。
3）制氮设备应用领域金属热处理：光亮淬火与退火、渗碳、可控气氛、粉末金属烧结。
医药工业：药品充氮包装、运输和保护，药料气动传输。
化学工业：覆盖、惰性气体保护、压力传输、油漆、食用油搅拌。
煤炭工业：煤矿防灭火，煤矿开采过程中的瓦斯气置换。
石油工业：氮气钻井、油井维修、精炼、天然气回收。
橡胶工业：交联电缆生产和橡胶制品生产防老化保护。
化肥工业：氮肥原料，触媒保护，洗涤气。
玻璃工业：浮法玻璃生产中的气体保护。
电子工业：大规模集成电路、彩电显像管、电视机和收录机元件及半导体处理。
文物保护：出土文物、书画、青铜器、丝织品等的防腐处理及惰性气保护。
食品工业：食品包装、啤酒保鲜、非化学消毒、水果和蔬菜保鲜。
基本原理和流程变压吸附
变压吸附(Pressure Swing Adsorption.简称PSA)，是一种新型气体吸附分离技术，它有如下优点:⑴产品纯度高。
⑵一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济。
⑶设备简单，操作、维护简便。
⑷连续循环操作，可完全达到自动化。
因此，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竞相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。
利用吸附剂的平衡吸附量随组分分压升高而增加的特性，进行加压吸附、减压脱附的操作方法。
吸附是放热过程，脱附是吸热过程，但只要吸附质浓度不大，吸附热和脱附热都不大，因此变压吸附仍可视作等温过程。
变压吸附一般是常温操作，不须供热,故循环周期短,易于实现自动化，对大型化气体分离生产过程尤为适用。
变压吸附的工业应用有：①空气和工业气体的减湿；②高纯氢的制备；③空气分离制富氧或富氮空气（见彩图）；④混合气体的分离，如烷烃、烯烃的分离。
⑤生物降解洗涤剂中间物，石脑油高纯度正构烷烃熔剂和异构体的分离；6，制取高纯度一氧化碳，回收利用工业尾气。
变压吸附我们现在主要使用的吸附剂有变压吸附硅胶、活性氧化铝、高效Cu系吸附剂（PU-1）、锂基制氧吸附剂(PU-8)等。
其中山东辛化生产的变压吸附硅胶是针对变压吸附气体分离技术开、研究的脱炭、提纯专用吸附剂。
第三代（SIN-03）同过特殊的吸附剂生产工艺，控制吸附剂的孔径分布及孔容，改变吸附剂的表面物理化学性质，使其具有吸附容量大，吸附、脱炭速度快，吸附选择性强，分离系数高，使用寿命长等特点。
1960年Skarstrom提出PSA专利，他以5A沸石分子筛为吸附剂，用一个两床PSA装置，变压吸附制氮从空气中分离出富氧，该过程经过改进，于60年代投入了工业生产。
80年代，变压吸附技术的工业应用取得了突破性的进展，主要应用在氧氮分离、空气干燥与净化以及氢气净化等。
其中，氧氮分离的技术进展是把新型吸附剂碳分子筛与变压吸附结合起来，将空气中的O2和N2加以分离，从而获得氮气。
变压吸附(PSA)制氮原理及工艺基本知识
变压吸附（PSA）制氮技术原理及工艺基本知识一、基础知识1 氮气知识1.1 氮气基本知识氮气作为空气中含量最丰富的气休，取之不竭，用之不尽。
氮气为双原子气体，组成氮分子的两个原子以共价三键相联系，结合得相当牢固，致使氮分子具有特殊的稳定性，在巳知的双原子气体中，氮气居榜首。
氮的离解能(氮分子分解为原子时需要吸收的能量)为941.69kJ•moL-1。
氮的化学性质不活泼，在一般状态下表现为很大的惰性。
在高温下，氮能与某些金属或非金属化合生成氮化物，并能直接与氧和氢化合。
在常温、常压下，氮是无色、无味、无毒、不燃、不爆的气体，使用上很安全。
在常压下，把氮气冷至-196℃将变成无色、透明、易于流动的液氮。
液氮将凝结成雪花状的固体物质。
氮气是窒息性气体，能致生命体于死亡。
氮气(N2)在空气中的含量为78.084%（空气中各种气休的容积组分为：N2：78.084%、O2:20.9476%、氪气：0.9364%、CO2:0.0314%、其它还有H2、CH4、N20、03、S02、N02等，但含量极少），分子量为28,沸点：－195.8℃, 冷凝点：－210℃。
1.2 氮气的用途氮气的惰性和液氮的低温被广之用作保护气体和冷源。
以氮气为基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能和充分利用自然资源的一种新工艺新技术，它可节省有机原料消耗。
氮还有“灵丹妙药”之称而受人青睐，它和人的日常生活密切相关。
例如，氮气用于粮食防蛀贮藏时，粮库内充入氮气，蛀虫在36h内可全部因缺氧窒息而死，杀灭1万斤粮食害虫，约只需几角钱。
若用磷化锌等剧海药品黑杀，每万斤粮食需耗药费100多元，而且污染粮食，影响人民健康。
又如充氮贮存的苹果，8个月后仍香脆爽口，每斤苹果的保鲜费仅需几分钱。
茶叶充氮包裝，1年后茶质新鲜，茶汤清澈明亮，滋味淳香。
2 压力知识变压吸附 (PSA)制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。
现使用的吸附剂碳分子筛最佳吸附压力为0.75～0.9MPa, 整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。
变压吸附制氮(PSA-N2)-Customer
吸附 装有专用碳分子筛的吸附塔共有AD101A、 AD101B两塔。当洁净的压缩空气进入AD101A底端经碳 分子筛向出口端流动时， O2 、H2O和CO2被吸附，产 品氮气由吸附塔出口流出。 均压 经一段时间后(大约1分钟)，AD101A内的碳分子 筛吸附饱和。这时，AD101A自动停止吸附，并对 AD101B进行一个短暂的均压过程，从而迅速提高 AD101B压力并达到提高制氮效率的目的。所谓均压， 就是将两塔连通，使一只塔（待解吸塔）的气体流向另 一只塔（待吸附塔），最终达到两塔的气体压力基本均 衡。 解吸 均压完成后， AD101A通过底端出气口继续排气， 将吸附塔迅速下降至常压，从而脱除已吸附的O2、H2O、 CO2，实现分子筛的解吸再生。 吹扫 为了使分子筛彻底再生，以氮气缓冲罐内的合格 氮气对AD101A进行逆流吹扫。
二、PSA－N2装置设备构成、作用及流程组织
1、空气供给系统：空气压缩机 2、空气净化系统：精细过滤器、冷冻干燥机、超细过滤器 和活性炭过滤器 经过净化系统处理后的压缩空气杂质含量如下： 残油含量≤ 0.003 mg/m3 （at 21℃） 残余粉尘≤ 0.1 m 残余水含量≤ 5℃（压力露点@7barg） 3、空气分离系统：空气缓冲罐、吸附塔、氮气缓冲罐、阀 门及控制系统
不同的吸附容量，并且在一定压力下对被分离的气体混合 物各组分又有选择吸附的特性。在吸附剂选择吸附的条件 下，加压吸附除去原料气中的杂质组分，减压脱吸这些杂 质而使吸附剂获得再生。因此，采用多个吸附器，循环交 替的变换所组合的各吸附器的压力，就可以达到连续分离 气体混合物的目的，因为吸附与解吸过程是通过压力变化 实现的，故该工艺称作变压吸附（PSA）。 变压吸附制氮装置是依据变压吸附理论设计，它工艺简单、 设备制造容易、占地少、启动时间短、操作维护简便、适 应性强、自动化程度高、设备制造容易、占地小、启动快、 操作维护简便、运行成本低、投资省等显著特点。
变压吸附制氮工作原理
变压吸附制氮工作原理
变压吸附（Pressure Swing Adsorption，PSA）制氮是一种常用的氮气生产方法，其工作原理如下：
1.压缩空气进料：将大气中的空气通过压缩机进行压缩，提高
其压力和温度。
2.过滤和预处理：压缩后的空气首先通过过滤器去除颗粒物和
水分等杂质，以保护后续的吸附剂。
3.吸附分离：将经过预处理的空气导入吸附器，吸附器内填充
着具有选择性吸附性能的吸附剂，常见的吸附剂为碳分子筛（CMS）或分子筛。
4.吸附阶段：在一定压力下，氮气和氧气会被吸附剂分别吸附，
氮气更容易被吸附，因此氧气相对富集。
5.注氮阶段：当吸附过饱和时，压力下降，吸附剂会释放吸附
的氮气，形成纯净的氮气。
6.冲洗和再生：吸附器中的厌氧的吸附剂需要进行再生，一部
分逆流的气流会通过吸附剂床，产生反方向的压降清除吸附剂上已吸附的气体，以恢复其吸附性能。
7.放空阶段：再生后的吸附剂通过压力泄放，去除吸附剂上残
留的气体，以准备下一次吸附循环。
通过周期性的吸附、解吸和再生过程，变压吸附制氮可以实现氮气与氧气的有效分离，实现高纯度的氮气产生。
这种方法具有简单、高效、可控性好等优点，广泛应用于各种领域，如化
工、电子、食品、医药等需要高纯度氮气的工艺中。
PSA制氮机工作原理及工艺流程(普及基本知识)
PSA制氮机工作原理及工艺流程(普及基本知识)PSA制氮机工作原理及工艺流程（普及基本知识）PSA制氮机工作原理及工艺流程一、基础知识1．气体知识氮气作为空气中含量最丰富的气体，取之不竭，用之不尽。
它无色、无味，透明，属于亚惰性气体，不维持生命。
高纯氮气常作为保护性气体，用于隔绝氧气或空气的场所。
氮气（N2）在空气中的含量为78.084%（空气中各种气体的容积组分为：N2：78.084%、O2：20.9476%、氩气：0.9364%、CO2：0.0314%、其它还有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2等，但含量极少）。
分子量为28，沸点：-195.8℃，冷凝点：-210℃。
2．压力知识变压吸附（PSA）制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。
现使用的吸附剂——碳分子筛最佳吸附压力为0.75~0.9MPa，整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。
二、PSA制氮工作原理：变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备。
碳分子筛是一种以煤为主要原料，经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型分布如下图所示：碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现O2、N2的动力学分离。
这样的孔径分布可使不同的气体以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气体。
碳分子筛对O2、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，O2分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率，N2分子的动力学直径较大，因而扩散速率较慢。
压缩空气中的水和CO2的扩散同氧相差不大，而氩扩散较慢。
最终从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。
碳分子筛对O2、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来：由这两个吸附曲线可以看出，吸附压力的增加，可使O2、N2的吸附量同时增大，且O2的吸附量增加幅度要大一些。
变压吸附制氮机的工作原理及流程
变压吸附制氮机的工作原理及流程Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998PSA制氮机工作原理及工艺流程一、基础知识1．气体知识氮气作为空气中含量最丰富的气体，取之不竭，用之不尽。
它无色、无味，透明，属于亚惰性气体，不维持生命。
高纯氮气常作为保护性气体，用于隔绝氧气或空气的场所。
氮气（N2）在空气中的含量为%（空气中各种气体的容积组分为：N2：%、O2：%、氩气：%、CO2：%、其它还有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2等，但含量极少），分子量为28，沸点：℃，冷凝点：-210℃。
2．压力知识变压吸附（PSA）制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。
现使用的吸附剂——碳分子筛最佳吸附压力为~，整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。
二、PSA制氮工作原理：JY/CMS变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备。
碳分子筛是一种以煤为主要原料，经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型分布如下图所示：碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现O2、N2的动力学分离。
这样的孔径分布可使不同的气体以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气体。
碳分子筛对O2、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，O2分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率，N2分子的动力学直径较大，因而扩散速率较慢。
压缩空气中的水和CO2的扩散同氧相差不大，而氩扩散较慢。
最终从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。
碳分子筛对O2、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来：由这两个吸附曲线可以看出，吸附压力的增加，可使O2、N2的吸附量同时增大，且O2的吸附量增加幅度要大一些。
PSA变压吸附制氮原理
PSA(变压吸附)-制氮简介一、流程示意图汽化器二、氮气系统方案描述到 ISO8573.1质量等级1级。
这样洁净干燥的压缩空气便可进入后级制氮部分经变压吸附产生纯度≥99%的氮气。
3. 变压吸附制氮系统：变压吸附（Pressure Swing Adsorption ，简称PSA ）是一种先进的气体分离技术，它在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位。
a. PSA 技术具有以下优点： 产品纯度可以随流量的变化进行调节； 在低压和常压下工作，安全节能； 设备简单，维护简便 微机控制，全自动无人操作。
b. 吸附剂：吸附剂是PSA 制氮设备的核心部分。
一般来说，PSA 制氮设备选择的是碳分子筛，它吸附空气中的氧气、二氧化碳、水分等，而氮气不能被吸附。
c. 变压吸附的原理：在吸附平衡情况下，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸附量越大。
反之，压力越低，则吸附量越小。
如下图所示：如上所述，在空气压力升高时，碳分子筛将大量吸附氧气、二氧化碳和水分。
当压力降到常压时，碳分子筛对氧气、二氧化碳和水分的吸附量非常小。
变压吸附设备主要由A 、B 二只装有碳分子筛的吸附塔和控制系统组成。
当压缩空气（压力一般为0.8MPa ）从下至上通过A 塔时，氧气、二氧化碳和水分被碳分子筛所吸附，而氮气则被通过并从塔顶流出。
当A 塔内分子筛吸附饱和时便切换到B 塔进行上述吸附过程并同时对A 塔分子筛进行再生。
所谓再生，即将吸附塔内气体排至大气从而使压力迅速降低至常压，使分子筛吸附的氧气、二氧化吸附量碳和水分从分子筛内释放出来的过程。
PSA变压吸附制氮原理
P S A变压吸附制氮原理 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998制氮机制氮机，是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。
根据分类方法的不同，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法，工业上应用的制氮机，可以分为三种。
制氮机是按变压吸附技术设计、制造的设备。
制氮机以优质进口碳分子筛（CMS）为，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。
中文名制氮机含义制取氮气的机械组合工作原理利用碳分子筛的吸附特性主要分类深冷空分，膜空分，碳分子筛空分、11.2.3.工作原理PSA变压吸附制氮原理碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。
因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。
如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。
氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。
这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。
而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。
因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。
深冷空分制氮原理分子筛制氮机工艺流程图深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮，满意需要液氮的工艺要求，并且可在液氮贮槽内贮存，当出现氮气间断负荷或空分设备小修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道满意工艺装置对氮气的需求。
制氮设备工作原理
制氮设备工作原理
制氮设备的工作原理主要是基于变压吸附技术（PSA），利用碳分子筛作为吸附剂，从空气中分离出氮气。
以下是制氮设备的工作流程：
1. 空气经过压缩后进入分子筛吸附塔，在一定的压力下，由于空气动力学效应，氧气在碳分子筛微孔中的扩散速率大于氮气，因此氧气被优先吸附，而氮气则被富集起来。
2. 吸附塔中的氧气被碳分子筛吸附后，氮气则通过塔顶被导出。
3. 一段时间后，吸附塔内的碳分子筛会达到饱和状态，此时吸附能力下降，无法继续吸附氧气。
此时，需要将吸附塔内的压力降低至常压，使碳分子筛脱附所吸附的氧气等杂质，实现再生。
4. 在系统中通常设置两个吸附塔，一塔吸附产氮，另一塔脱附再生。
通过PLC程序控制器控制气动阀的启闭，使两塔交替循环，以实现连续生产高品质氮气之目的。
以上是制氮设备的基本工作原理，具体流程可能因设备型号和工艺参数的不同而有所差异。
PSA制氮工艺
变压吸附制氮解决方案,1，PSA原理简介1.1变压吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）是一种先进的气体分离技术，它在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位。
1.2PSA技术具有以下优点：产品纯度可以随流量的变化进行调节；在低压和常压下工作，安全节能；设备简单，维护简便微机控制，全自动无人操作。
1.3关于吸附剂吸附剂是PSA制氮设备的核心部分。
一般地，PSA制氮设备选择的是碳分子筛，它吸附空气中的氧气、二氧化碳、水分等，而氮气不能被吸附。
1.4变压吸附的原理在吸附平衡情况下，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸附量越大。
反之，压力越低，则吸附量越小。
如下图所示：如上所述，在空气压力升高时，碳分子筛将大量吸附氧气、二氧化碳和水分。
当压力降到常压时，碳分子筛对氧气、二氧化碳和水分的吸附量非常小。
变压吸附设备主要由A、B二只装有碳分子筛的吸附塔和控制系统组成。
当压缩空气从下至上通过A塔时，氧气、二氧化碳和水分被碳分子筛所吸附，而氮气则被通过并从塔顶流出。
当A塔内分子筛吸附饱和时便切换到B塔进行上述吸附过程并同时对A塔分子筛进行再生。
所谓再生，即将吸附塔内气体排至大气从而使压力迅速降低至常压，使分子筛吸附的氧气、二氧化碳和水分从分子筛内释放出来的过程。
2，变压吸附技术的背景介绍早在1960年，Skarstrom提出了PSA专利，他以5A分子筛为吸附剂用一个二床PSA装置，实现从空气中分离出富氧，并于60年代投入工业生产。
1970年，PSA技术在工业应用取得了突破性的进展，最先应用于空气干燥与净化。
1976年，PSA技术随着吸附剂的快速发展实现了从空气中分离氮气。
RICH公司自1979年从美国引进PSA技术开始，便一直致力于PSA技术的研究、创新和发展，并首先在国内使该项技术产业化。
RICH公司在20余年的设备生产和市场推广过程中，已拥有1000多套的PSA设备，在国内各行业投入了工业运行。
变压吸附工作基本原理
变压吸附工作基本原理变压吸附（Pressure Swing Adsorption, PSA）是一种常用于气体分离或制备过程中的吸附技术。
其基本原理是利用吸附剂对混合气中的物质分子进行吸附和解吸，从而实现对气体组分的分离或纯化。
一、变压吸附工作原理：1.吸附剂选择：吸附剂是实现变压吸附分离的关键。
吸附剂通常是具有较高表面积和孔隙度的多孔介质，如活性炭、分子筛等。
吸附剂的表面上存在着一定的吸附位点，可以吸附物质分子。
2.吸附：将混合气体通过吸附剂床层，吸附剂床层中的吸附剂对混合气中的组分进行吸附。
吸附过程通常是物理吸附，即吸附剂表面对物质分子产生吸引力，使其附着在表面上。
3.解吸：当吸附剂饱和时，需要对吸附剂进行再生，将已吸附的物质分子从吸附剂上解吸出来。
解吸过程可以通过降低吸附剂表面的吸附位点上的压力或增加温度来实现。
4.变压吸附循环：变压吸附通常通过变压来实现吸附和解吸的循环。
首先，将混合气体通过吸附剂床层进行吸附，将目标组分吸附在吸附剂上，然后通过减压或增加温度的方式解吸目标组分，使其从吸附剂上解吸出来，此时吸附剂可以再次被用于吸附新的混合气体。
二、变压吸附工作流程：1.吸附过程：混合气体从吸附剂床层的一端进入，经过吸附剂床层时，吸附剂对其中的目标组分进行吸附，非目标组分通过吸附剂床层，最终从另一端出口排放。
2.脱附过程：当吸附剂饱和时，需要进行解吸或再生。
通常采用变压或变温的方式来实现脱附，即将吸附剂中的压力降低或温度升高，使吸附在吸附剂上的目标组分解吸出来。
3.再生过程：脱附的目标组分通过减压或增加温度输送到吸附剂床层的另一部分或其他吸附剂床层中，以供进一步吸附。
原吸附剂床层通过回收吸附剂后，可以进行再生，使其重新用于吸附。
4.循环过程：利用不同压力、温度条件交替进行吸附和解吸或再生，实现吸附剂循环使用，从而实现对混合气体的分离和纯化。
三、变压吸附技术的应用：变压吸附技术广泛应用于气体的分离和纯化，常见的应用包括：1.氧氮分离：变压吸附可以快速分离空气中的氧气和氮气，用于制备高纯度氧气。
变压吸附制氮机的工作原理及流程
变压吸附制氮机的工作原理及流程-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KIIPSA制氮机工作原理及工艺流程一、基础知识1．气体知识氮气作为空气中含量最丰富的气体，取之不竭，用之不尽。
它无色、无味，透明，属于亚惰性气体，不维持生命。
高纯氮气常作为保护性气体，用于隔绝氧气或空气的场所。
氮气（N2）在空气中的含量为78.084%（空气中各种气体的容积组分为：N2：78.084%、O2：20.9476%、氩气：0.9364%、CO2：0.0314%、其它还有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2等，但含量极少），分子量为28，沸点： -195.8℃，冷凝点：-210℃。
2．压力知识变压吸附（PSA）制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。
现使用的吸附剂——碳分子筛最佳吸附压力为0.75~0.9MPa，整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。
二、PSA制氮工作原理：JY/CMS变压吸附制氮机是以碳分子筛为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备。
碳分子筛是一种以煤为主要原料，经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型分布如下图所示：碳分子筛的孔径分布特性使其能够实现O2、N2的动力学分离。
这样的孔径分布可使不同的气体以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气体。
碳分子筛对O2、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，O2分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率，N2分子的动力学直径较大，因而扩散速率较慢。
压缩空气中的水和CO2的扩散同氧相差不大，而氩扩散较慢。
最终从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。
碳分子筛对O2、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来：由这两个吸附曲线可以看出，吸附压力的增加，可使O2、N2的吸附量同时增大，且O2的吸附量增加幅度要大一些。
PSA变压吸附制氮原理
PSA变压吸附制氮原理制氮机制氮机，是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。
根据分类方法的不同，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法，工业上应用的制氮机，可以分为三种。
制氮机是按变压吸附技术设计、制造的氮气设备。
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。
中文名制氮机含义制取氮气的机械组合工作原理利用碳分子筛的吸附特性主要分类深冷空分，膜空分，碳分子筛空分、1工作原理1. ▪ PSA变压吸附制氮原理2. ▪深冷空分制氮原理3. ▪膜空分制氮原理工作原理PSA变压吸附制氮原理碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。
因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。
如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。
氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。
这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。
而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。
因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。
深冷空分制氮原理分子筛制氮机工艺流程图深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮，满意需要液氮的工艺要求，并且可在液氮贮槽内贮存，当出现氮气间断负荷或空分设备小修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道满意工艺装置对氮气的需求。
PSA变压吸附式制氮机技术协议PSA97500
PSA变压吸附式制氮机技术协议PSA97500
1.技术原理
PSA变压吸附式制氮机技术利用吸附物质对氮气和氧气的吸附性能不
同来实现氮气和氧气的分离。
通常，PSA变压吸附式制氮机由两个吸附罐
组成，分别为吸附罐A和吸附罐B。
其中吸附罐A用来吸附氮气，吸附罐
B用来进行脱附和再生。
2.工艺流程
制取氮气的PSA变压吸附式制氮机技术分为吸附、脱附和再生三个阶段。
具体工艺流程如下：
（1）吸附阶段：通过增加吸附罐A的压力，将氮气富集在吸附罐A 中，同时将氧气排放到大气中。
（2）脱附阶段：关闭吸附罐A的进气阀和出气阀，同时将吸附罐B
的压力降低，使得吸附在吸附剂上的氮气得以解吸并排放到大气中。
（3）再生阶段：将吸附罐B的压力恢复到吸附罐A的压力，并通过
加热吸附剂使其再次具有吸附能力。
3.特点和应用
（1）简单易行：操作简单，自动控制，无需专业技术人员进行操作。
（2）高效节能：采用PSA技术，制取纯氮气效率高，能耗低。
（3）环保可靠：无需化学试剂，无污染物产生，排放的氮气纯净无
杂质。
（4）广泛应用：广泛应用于电子、化工、食品、医药、冶金等领域
的气氛控制和保护。
4.技术规范
（1）设备参数：包括设备型号、制氮流量、制氮纯度、供气压力等
技术参数。
（2）系统设计：包括吸附罐、压缩机、冷却器、加热器等组成部分
的设计要求。
（3）操作要求：包括设备的启停、操作流程、维护保养等操作要求。
（4）安全措施：包括设备使用过程中的安全措施，如防爆、防火等。
总结：。
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变压吸附（PSA）制氮技术原理及工艺基本知识一、基础知识1 氮气知识1.1 氮气基本知识氮气作为空气中含量最丰富的气休，取之不竭，用之不尽。
氮气为双原子气体，组成氮分子的两个原子以共价三键相联系，结合得相当牢固，致使氮分子具有特殊的稳定性，在巳知的双原子气体中，氮气居榜首。
氮的离解能(氮分子分解为原子时需要吸收的能量)为941.69kJ•moL-1。
氮的化学性质不活泼，在一般状态下表现为很大的惰性。
在高温下，氮能与某些金属或非金属化合生成氮化物，并能直接与氧和氢化合。
在常温、常压下，氮是无色、无味、无毒、不燃、不爆的气体，使用上很安全。
在常压下，把氮气冷至-196℃将变成无色、透明、易于流动的液氮。
液氮将凝结成雪花状的固体物质。
氮气是窒息性气体，能致生命体于死亡。
氮气(N2)在空气中的含量为78.084%（空气中各种气休的容积组分为：N2：78.084%、O2:20.9476%、氪气：0.9364%、CO2:0.0314%、其它还有H2、CH4、N20、03、S02、N02等，但含量极少），分子量为28,沸点：－195.8℃, 冷凝点：－210℃。
1.2 氮气的用途氮气的惰性和液氮的低温被广之用作保护气体和冷源。
以氮气为基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能和充分利用自然资源的一种新工艺新技术，它可节省有机原料消耗。
氮还有“灵丹妙药”之称而受人青睐，它和人的日常生活密切相关。
例如，氮气用于粮食防蛀贮藏时，粮库内充入氮气，蛀虫在36h内可全部因缺氧窒息而死，杀灭1万斤粮食害虫，约只需几角钱。
若用磷化锌等剧海药品黑杀，每万斤粮食需耗药费100多元，而且污染粮食，影响人民健康。
又如充氮贮存的苹果，8个月后仍香脆爽口，每斤苹果的保鲜费仅需几分钱。
茶叶充氮包裝，1年后茶质新鲜，茶汤清澈明亮，滋味淳香。
2 压力知识变压吸附 (PSA)制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。
现使用的吸附剂碳分子筛最佳吸附压力为0.75～0.9MPa, 整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。
3 分子筛3.1 分子筛简介分子筛是具有均匀微孔，孔径与流体分子直径大小相当的吸附剂。
根据其有效孔径大小，可用来筛分离大小不同的流动分子，能够阻止直径大于微孔孔径的分子通过，允许直径小于微孔孔径的分子通过。
这种作用叫分子筛的筛分作用，或称位阻效应。
由于分子筛具有独特的晶体结构，使它有特定筛的性质，从而构成了独特的吸附选择性和伴化选择性等物理化学性质。
化学组成、晶体结构和孔径大小不同，工业用分子筛有许多类型。
近年来，作为一种高效能的吸附剂、干燥剂和催化剂载体等，它已广泛应用于许多科学领域和工业部门。
3.2 分子筛的种类具有分子筛作用的物质有很多，如天然的和人工合成的沸石分子筛、碳分子筛、微孔玲璃、某些有机高聚合物、某些无机物薄漠、有机高分子薄膜等。
其中，应用最广的是沸石分子筛和碳分子筛。
在分子筛空分制富氮工艺中，所使用的吸附剂就是这两种分子筛。
从目前的产品看，沸石分子筛已有近50种定型产品，不仅可用于氧氮分离，而且可用于除水干燥和用作催化剂载体；碳分子筛是新近出现的新型吸附剂，主要应用于空分制富氮和氢的提纯等。
下面扼要介绍上述两种常用分子筛。
3.2.1 沸石分子筛沸石分子筛是一种人工合成的无机吸附剂，它的组成与天然沸石相近，具有多孔笼形骨架结构的硅铝酸盐化合物，简称:ZMS。
①化学组成沸石分子筛以SiOz 和Al2O为主要成份，并通过共同氧原子相连接，其一般的化学组成通式为(M2(I), M(Ⅱ)]•O3Al2O3•nSiO2mH2O，式中，M(I)和M(Ⅱ)分别为一价和二价金属(通常为Na、K、Ca、Sr、Ba等);n为沸石的硅铝比，一般n=2～10；m为结晶水的分子数，一般m=0～9。
②吸附特性沸石分子筛是一种高效的吸附剂，被广泛应用于分离与净化上。
它具有如下主要特性。
♦良好的吸附特性众所周知，活性炭、活性氧化铝、硅胶等吸附剂虽有较大的比表面积，但它们的微孔尺寸较大，分布不均匀，对于分子大小相差无几的02(2.8Å)、N2(3.0Å)是不能进行选择性吸附的，即没有筛分分子的本领，因而这3种吸附剂不能用于氧、氮分离工艺。
然而。
沸石分子筛则不同，它具有笼形孔洞骨架晶体结构，其晶穴体积可占沸石晶体总体积的一半以上，而且其内晶表面高度极化，晶穴内有强的静电场，微孔分布均匀，孔径大小与普通分子相当，巨大的比表面可谷纳相当数量的气体等吸附质分子，并能按照气体分子大小和形式进行筛分。
虽然，分子直径比分子筛孔径小的分子都能进入孔穴内，但仍可借助于不同的分子极性、不饱和度、极化率及空间构型等所产生的吸附强弱和扩散速度上的差异来分离分子。
这是由于阳离子和带负电荷的硅铝氧性架所构成的沸石本身是一种极性物质，可通过静电诱导使分子极化，所以，凡极性越强，或越易能设化的分子，也就越容易被吸附。
♦高效的吸附能力在低吸附质浓度(或高吸附温度)下，沸石分子筛仍具有很强的吸附能力，而在同一情况下，普通吸附剂的吸附能力则很弱，甚至几乎已经丧失。
佛石分子筛之所以具有高效的吸附能力，是因它的吸附力性质不同于其它吸附剂。
如活性炭的吸附力是色散力的作用，而沸石分子筛不仅有色散力的作用，而且还有较大的静电力的作用。
由于沸石分子筛的晶穴中含有阳离子，加上骨架氧带有负电荷,这样在阳离子的周围产生强大的局部正电场。
由于这种静电力和色散力的共同作用，使得沸石分子筛获得特别强的吸附力，从而在低分压(或低浓度)及高温的环境中仍具有较大的吸附能力。
3.2.2 碳分子筛碳分子筛(简称CMS)是世界，上70年代初发展起来的吸附剂新品种，首先由联邦德国亚琛B.F.(Bergbau-Forschung ofEsen)矿业研究公司研究成功。
20多年来，该公司生产的碳分子筛产品无论在性能、质量方面，或在使用寿命方面(可达10年)都一直居于国际领先地位、并以产氮率高(约达0.166m3•kg-1-CMS)，氧氮分离效果佳。
产品氨气纯净等闻名于世，故有B.F.碳分子筛之称。
♦碳分子筛的制备碳分子筛是一种炭素吸附剂，通常以无烟煤为主要原料。
无烟煤所含干镏物较少，不致堵塞分子筛微孔，使产品的孔容、孔径及灰分杂质含量等都达到技术性能要求。
将无烟煤粉碎后经30目过筛，加入粘结剂调和成形，制成φ2～3mm的半成品颗粒，再经加热氧化、通风碳化、活化等干馏处理而制得碳分子筛成品。
生产碳分子筛用的粘结剂，一般有煤焦油和纸浆废液，前者粘结强度较高，但有污染。
后者无污染，但粘结强度较差。
活化时是去除分子筛中的水分，以提高它的吸附容量。
活化的关键是合理选择并严格控制活化温度。
♦碳分子筛的微孔结构我们知道，一切物质的物理性能都是由其内部结构所决定的。
经研究表明,碳分子筛是一种多孔性的固体物质，在它的颗粒内部有大孔和由大孔分支出来的微孔，见图2。
)往里榆送，并进行扩散，最后达到微孔或超微孔，从而产生吸大孔将吸附质分子(如O2附分离作用。
按照固体物理学中关于孔的分类，按照筛孔的孔径(或宽度)和作用不同，可分为大孔(孔轻＞250Å)、中孔(孔径=250～10Å)、微孔(4Å≤孔径＜10Å)和超微孔（孔径＜4Å)。
碳分子筛的微孔孔径接近于超微孔的孔径大小。
然而、碳分子筛微孔孔径对吸附量和分离效果都有很大的影响。
微孔大，吸附量大，但分离效果差；反之，微孔小，吸附量小，却分离效果好。
虽然碳分子筛和沸石分子筛的孔径相差不大，但两者吸附孔窗的形状不同，前者为平板形，后者为墨水瓶瓶颈状，所以，它们的吸附特性也截然不同。
一般认为，在变压吸附氧氦分离过程中，CMS是吸氧分子筛，而ZMS是吸氮分子筛。
如果从位阻效应考虑，为为实现氧氮分离，分子筛的孔径分布宜窄，并介于这两种待分离的分子直径之间，以便达到满意的分离效果。
二、PSA制氮工作原理变压吸附制氮机是以碳分子筛（CMS）为吸附剂，利用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而分离出氮气的自动化设备。
CMS是一种以煤为主要原料，经过研磨、氧化、成型、碳化并经过特殊的孔型处理工艺加工而成的，表面和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔径分布如下图所示：CMS的孔径分布特性使其能够实现02、N2的动力学分离。
这样的孔径分布可使不同的气休以不同的速率扩散至分子筛的微孔之中，而不会排斥混合气（空气）中的任何一种气休。
碳分子筛对02、N2的分离作用是基于这两种气体的动力学直径的微小差别，02分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的扩散速率，N2分子的动力学直径较大，因而扩散速率较慢。
压缩空气中的水和CO2的扩散同氧相差不大，而氪扩散较慢。
最终从吸附塔富集出来的是N2 和 Ar2的混合气。
碳分子筛对02、N2的吸附特性可以以下吸附曲线直观表现出来：从吸附曲线可以看出，吸附压力的增加，可使02、N2的吸附量同时增大，且02的吸附星增加幅度要大一些。
变压吸附周期短。
02、N2的吸附星远没有达到平衡（最大值），所以 02、N2扩散速率的差别使02的吸附量在短时间内大大超过N2的吸附量。
变压吸附制氮正是利用碳分子筛的选择吸附特性，采用加压吸附，减压解吸的循环周期，使压缩空气交替进入吸附塔（也可以单塔完成）来实现空气分离，从而连续产出高纯度的产品氮气。
三、PSA制氮基本工艺流程1 PSA制氮机工艺流程2 变压吸附制氮空气经空压机压缩后，经过除尘、除油、干燥后，进入空气储罐，经过空气进气阀、左吸进气阀进入左吸附塔，塔压力升高，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未吸附的氮气穿过吸附床，经过左吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐，这个过程称之为左吸，持续时间为几十秒。
左吸过程结束后，左吸附塔与右吸附塔通过上、下均压阀连通，使两塔压力达到均衡，这个过程称之为均压，持续时间为2～3秒。
均压结束后，压缩空气经过空气进气阀、右吸进气阀进入右吸附塔，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，富集的氮气经过右吸出气阀、氮气产气阀进入氮气储罐，这个过程称之为右吸，持续时间为几十秒。
同时左吸附塔中碳分子筛吸附的氧气通过左排气阀降压释放回大气当中，此过程称之为解吸。
反之左塔吸附时右塔同时也在解吸。
为使分子筛中降压释放出的氧气完全排放到大气中，氮气通过一个常开的反吹阀吹扫正在解吸的吸附塔，把塔内的氧气吹出吸附塔。
这个过程称之为反吹，它与解吸是同时进行的。
右吸结束后，进入均压过程，再切换到左吸过程，一直循环进行下去。
制氮机的工作流程是由可编程控制器控制三个二位五通先导电磁阀，再由电磁阀分别控制八个气动管道阀的开、闭来完成的。
三个二位五通先导电磁阀分别控制左吸、均压、右吸状态。
左吸、均压、右吸的时间流程已经存储在可编程控制器，中在断电状态下，三个二位五通先导电磁阀的先导气都接通气动管道阀的关闭口。