浅谈变压吸附与深冷制氮工艺的选择

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吸附后６０ｓ左右时，氧的吸附量达到８０％，而氮的吸附量只有５％，随着时间的推移，氧的吸附量在１２０ｓ左右逐渐趋于饱和，
来自百度文库
１．１变压吸附制氮原理、特点及流程简介
氮吸附量逐渐升高，此时氮分子开始进入碳分子筛微孔中把氧
相富集，氮在气体相富集，因此，利用碳分子筛对氧和氮在某一时间内吸附量的差别这一特性，结合加压吸附，减压脱附的快速循环过程，完成氮气分离。主要体现在较高压力下进行吸
分子陆续置换出来，因此在变压吸附制氮工艺中，吸附时间要控制在６０ｓ。另外碳分子筛对二氧化碳和水分也有吸附能力，且较容易减压解吸ｕ。
变压吸附（ＰＳＡ制氮）工艺流程简单，无需复杂的预处理系
统，设备数量少，占地面积小。它的设备开停车便捷，通常情况下，开车十分钟左右可按要求获得合格的氮气。临时停车后重新启动即可迅速恢复供给合格氮气。ＰＳＡ制氮采用智能化全自动控制，按钮即可进行氮气生产，可实现无人操作。能耗低，
至约４０％后，进入空气净化单元除去压缩空气中的尘、水及油雾，然后进入ＰＳＡ变压吸附单元。该单元设置２个吸附塔，一个吸附塔产氮气，另一个脱附再生，通过ＰＬＣ控制切换阀的开
Ｑ．平衡吸附量；ｑ－瞬时吸附量
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｎｉｔｒｏｇｅｎｐｒｏｃｅｓｓ；ＰＳＡ；ｃｙｏｒｇｅｎｉｃｓｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐａｒｅ
１制氮工艺流程的简介
分子筛的再生。（如图１所示）在ＰＳＡ条件下连续制取氮气，在
率较慢，进入碳分子筛孔较少。利用碳分子筛对氧氮选择吸附性的差异很大，当压缩空气进入碳分子筛吸附塔时，氧在吸附
关，使２个塔循环交替。吸附、均压、解吸、吹扫４个工作过程如
下Ｊ。
１）吸附。当洁净的压缩空气进入Ａ塔经分子筛向出口流动时，Ａ塔压力逐渐上升至约０．８ＭＰａ，空气中的氧气、二氧化碳和水等被分子筛吸附，未被吸附的氮气从吸附塔出口流出进入氮气缓冲罐，吸附持续时问约为６０ｓ。２）均压。Ａ塔内的分子筛吸附饱和后，停止吸附，并对Ｂ塔进行一个短暂的均压过程；２个塔的进出口阀关闭，均压阀打
图１氧氮动力学吸附曲线
变压吸附制氮（简称ＰＳＡ制氮），是一种先进的气体分离设
备，以优质的碳分子筛（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。由于氧氮两种气体在分子筛上的扩散速率不同，直径较小的氧气分子（Ｏ：）扩散速率较快，较多的进入碳分子筛孔，直径较大的氮分子（Ｎ）扩散速
第７期
刘硕：浅谈变压吸附与深冷制氮工艺的选择
・１４５・
浅谈变压吸附与深冷制氮工艺的选择
刘硕
（中石化宁波工程有限公司，浙江宁波３１５１０３）
摘要：对于某项目的制氮工艺技术的选择，本文提供两种工艺流程进行比较，即变压吸附技术和深冷分离技术。从而选择更经济合理的
ＬｉｕＳｈ１１０
（ＳｉｎｏｐｅｃＮｉｎｇｂｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｍｐａｎｙＬｔｄ．，Ｎｉｎｇｂｏ３１５１０３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｔｈｉｓｎｉｔｒｏｇｅｎｐｒｏｃｅｓｓｃｈｏｉｃｅ，ｐｒｏｖｉｄｅｓｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓ，ＰＳＡａｎｄｃｒｙｏｇｅｎｉｃｓｅｐａｒａｔｉｏｎ．Ｃｈｏｏｓｅｈｅｔｍｏｒｅｅｃｏｎｏｍｉｃａｎｄｒｅａｓｏｎａｂｌｅｐｌａｎ．
方案。
关键词：制氮工艺；变压吸附；深冷分离；比较中图分类号：ＴＱ１１６．１５文献标识码：Ｂ文章编号：１００８— ０２１Ｘ（２０１７）０７— ０１４５—０３
ＴｈｅＣｈｏｉｃｅｔｏＮｉｔｒｏｇｅｎＰｒｏｃｅｓｓｏｎＰＳＡａｎｄＣｒｙｏｇｅｎｉｃＳｅｐａｒａｔｉｏｎ
装置的消耗仅用在照明、仪表用电及仪表空气消耗。分子筛寿命长，在正常操作情况下一般可使用８—１０年，无环境污染。但
Ｏ６０１２０１８０２４０Ｓ
是它的切换时间太短，因此切换阀及继电器的寿命太短，故障率高，可靠性较差。空气经压缩机压缩至０．８５ＭＰａ并被压缩机后冷却器冷却