了解PSA变压吸附制氮机制氮的原理和过程

在气相色谱的使用过程中，氮气的用途主要有两种：一方面使用氮气作为气相色谱分析的载气，进行样品分离和分析；另一方面，当使用毛细柱进行分析时，一般需要使用与载气相同的气体作为尾吹气。 PSA制氮机以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制氮。制氮的基本过程为： （1）在采用碳分子筛为吸附剂时，碳分子筛对氧氮的吸附速度相差很大。在高压下，空气进入碳分子筛后，在短时间内，氧的吸附速度大大超过氮的吸附速度（碳分子筛对二氧化碳等也有吸附能力），从而将气体由空气变成富氮的组分。 （2）氮气流出后，通过降低压力，分子筛表面上被吸附的氧分子等被解吸排出，从而吸附剂得以再生。 变压吸附方法制得的氮气的纯度在95.0%～99.9%之间，甚至可以得99.9995%以上纯度的氮气。一般而言，如果需要更高纯度的氮气则需增加氮气净化设备，并且在其他条件不变情况下（如输入气体量），氮气的纯度越高，氮气输出量则越小。 此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。制氮机与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，故在1000Nm3/h以下制氮机中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮机已成为中、小型氮气用户的主要方法。

制氮机的物理过程及构造设计

制氮机在使用时采用其高真空以及低蒸馏温度，设备可以短停留时间，整个设备高蒸发效率，在使用时可以连续蒸馏过程，制氮机对于高分子量高沸点以及热敏性以及易氧化的物料进行分离。 制氮机可以在一定程度上有效的去除其液体中的低分子物质，比如其臭味以及有机溶剂，设备有选择的蒸出目的产物，去除其他杂质，因此被视为天然品质的保护者和回归者。 制氮机在使用时能够实现其传统分离方法没有办法进行实现的物理过程，因此在这些高价植物料的分离上被广泛的用作脱臭、脱色及提纯的手段，蒸发器壁面自清洁，污染较小，清洗容易。 制氮机会有效的在刮板蒸发器的基础上在内部会安置一个冷凝器，在使用时当进料混合物受热后某轻物质分子运动到一定的距离时会有效的碰到冷凝器即被凝结成液体分离出来。 制氮机中由于其轻物质汽相在内部即被冷凝，这样就会使得真空压降小可在一定程度上保持设备内会较高额真空度，短程蒸馏特殊的构造设计，允许操作压力达到低的操作真空，实验规模的设备真空可达0.1Pa，制氮机在进行操作的过程中其温度是远低于物料的沸点，由于其设备采用其中心冷凝，物料流动截面积等于蒸发表面，这样就会使得蒸发器以及冷凝器之间存在轻微的压降。