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流程簡介

變壓吸附制氮設備的能耗主要集中在空壓機和冷干機上?？諌簷C提供必定壓力的壓縮空氣，為制氮機設備提供原料；冷干機對壓縮空氣進行冷凍處理，除去壓縮空氣中的水分，以減輕制氮機設備內分子篩的負載。這兩者的能耗決定于其設備自己能耗大小以及制氮機設備所需耗氣量的大小。前者可通過選用低能耗的空壓機和冷干機來解決，而后者則需改進制氮機設備的工藝及相關技術才能得以解決，這是提高分子篩回收率，降低制氮能耗的關鍵。

傳統(tǒng)的變壓吸附制氮設備除了進氣、出氣、排空氣動閥外，還有一對上均壓和下均壓氣動閥。當制氮機設備處于均壓狀態(tài)時，氣體別離從工作剛結束的吸附塔的進、出口別離注入解吸剛結束的吸附塔的進、出口端。均壓的目的：一是使兩塔壓力一致，降低吸附塔內分子篩在切換時的沖擊；二是將一部分富氮氣體從工作剛結束的吸附塔轉移到解吸結束的吸附塔，降低了排空氣體的數(shù)量，從而提高了氮氣回收率。

均壓結束后，兩塔內氮氣純度大體一致，因此，也稱等勢均壓。

若將下均壓出氣位置上移，則可提高下均壓入口氮氣純度，在均壓時將較高氮氣純度的氣體從吸附塔轉移到解吸塔均壓的成果是兩塔氣體純度不一致，解吸塔內氮氣純度比吸附塔高，解吸塔進入工作狀態(tài)，吸附塔進入解吸狀態(tài)，這樣，提高了氮氣回收率 ，降低了排空氣體的含氮量。該均壓流程稱為不等勢均壓或梯度均壓。

2、試驗成果

采用國內兩個廠家及日本生產(chǎn)的專用碳分子篩進行對比試驗，試驗成果見表1。

用新、老流程制氮機設備，別離考察在不同吸附壓力下分子篩的產(chǎn)氮能力和回收率，其試驗成果如圖1所示。

改變吸附周期，考察氮氣回收率和出口氮氣純度，其試驗成果如圖2所示。

3、試驗成果分析

（1）從表1 可見，日天職子篩的產(chǎn)氮率和回收率比國產(chǎn)分子篩好，而國產(chǎn)A又優(yōu)于國產(chǎn)B。

（2）由圖1可見，新流程的回收率比老流程要高，并且氮氣純度越高，這種不同也就越大。當?shù)獨饧兌炔淮笥?9%時，新流程的回收率比老流程高出10%支配；當?shù)獨饧兌葹?9.9%時，新流程的回收率比老流程高出29%；當?shù)獨饧兌葹?9.99%時，新流程的回收率比老流程高出73%；當?shù)獨饧兌葹?9.999%時，新流程的回收率比老流程高出157%；當?shù)獨饧兌葹?9.995%時，老流程的回收率已無實際意義。分子篩產(chǎn)氮率的變化規(guī)律也與回收率類同。

（3）從圖2可見，出口氮氣純度隨著吸附周期的增大而提高，當達到峰后又開始緩慢降低；氮氣回收率隨著吸附周期的加長而提高。為了兼顧氮氣純度與回收率，確定了一個吸附周期范圍。

3、特點

與傳統(tǒng)的專用碳分子篩制氮機設備比較，該產(chǎn)品具有如下特點：

(1)氮氣回收率高，單位能耗低。以99.9%為例，標準狀態(tài)下單位氮氣能耗為0.3kW.h/m3,比老產(chǎn)品降低 18%支配。

(2)從普氮到高純氮，可不消純化直接制取99.995%的高純氮，解決了用戶沒有氫源或對氫指標的用氣問題。

(3) 供氣不變、可靠，設備自動化程度高，具有智能呵護、遠程控制功能，設備使用時間長。

4、結語

（1）由于日本專用碳分子篩的產(chǎn)氮率和回收率均優(yōu)于國產(chǎn)專用碳分子篩，故節(jié)能型專用碳分子篩全部采用日本生產(chǎn)的專用碳分子篩。

（2）節(jié)能型專用碳分子篩制氮機設備采用不等勢均壓流程，顯著提高了專用碳分子篩的產(chǎn)氮能力和回收率，降低了制氮能耗，可直接獲取 99.995%的高純度氮氣，填補了國內不夠。

（3）提高吸附壓力有利于提高節(jié)能型專用碳分子篩的產(chǎn)氮能力，且回收率堅持不變。

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