變壓吸附(Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA)氣體分離技術(shù)是非低溫氣體分離技術(shù)的重要分支，是人們長期來努力尋找比深冷法更簡單的空分方法的結(jié)果。七十年代西德埃森礦業(yè)公司成功開發(fā)了碳分子篩，為PSA空分制氮工業(yè)化鋪平了道路。三十年來該技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)日趨成熟，在中小型制氮領(lǐng)域已成為深冷空分的強有力的競爭對手。
變壓吸附制氮是以空氣為原料，用碳分子篩作吸附劑，利用碳分子篩對空氣中的氧和氮選擇吸附的特性，運用變壓吸附原理(加壓吸附，減壓解吸并使分子篩再生)而在常溫使氧和氮分離制取氮氣。
變壓吸附制氮與深冷空分制氮相比，具有顯著的特點:吸附分離是在常溫下進行，工藝簡單，設(shè)備緊湊，占地面積小，開停方便，啟動迅速，產(chǎn)氣快(一般在30min左右)，能耗小，運行成本低，自動化程度高，操作維護方便，撬裝方便，無須專門基礎(chǔ)，產(chǎn)品氮純度可在范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，產(chǎn)氮量≤2000Nm/h。但到目前為止，除美國空氣用品公司用PSA制氮技術(shù)，無須后級純化能工業(yè)化生產(chǎn)純度≥99.999%的高純氮外(進口價格很高)，國內(nèi)外同行一般用PSA制氮技術(shù)只能制取氮氣純度為99.9%的普氮(即O2≤0.1%)，個別企業(yè)可制取99.99%的純氮(O2≤0.01%)，純度更高從PSA制氮技術(shù)上是可能的，但制作成本太高，用戶也很難接受，所以用非低溫制氮技術(shù)制取高純氮還加后級純化裝置。

PSA變壓吸附制氮。利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，在分子篩柱末端產(chǎn)出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時引出一部分產(chǎn)品氣為另一根解析，實現(xiàn)分子篩在線再生，整體表現(xiàn)即為儀器持續(xù)輸出高純氮氣。這類發(fā)生器可根據(jù)需要，調(diào)節(jié)氮氣的純度和流量，可生產(chǎn)99.999%的氮氣產(chǎn)品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據(jù)每個需求具體定制，PSA變壓吸附技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用很廣泛，已發(fā)展幾十年，是很成熟的技術(shù)。技術(shù)難點主要是分子篩柱填裝技術(shù)，分子篩填裝不好，會造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數(shù)量減少，分子篩性能急劇降低。

PSA變壓吸附制氮。

利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，在分子篩柱末端產(chǎn)出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時引出一部分產(chǎn)品氣為另一根解析，實現(xiàn)分子篩在線再生，整體表現(xiàn)即為儀器持續(xù)輸出高純氮氣。這類發(fā)生器可根據(jù)需要，調(diào)節(jié)氮氣的純度和流量，可生產(chǎn)99.999%的氮氣產(chǎn)品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據(jù)每個需求具體定制，我公司生產(chǎn)的型號末端帶P的即為此類產(chǎn)品，如MNN-5LP。PSA變壓吸附技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用很廣泛，已發(fā)展幾十年，是很成熟的技術(shù)。技術(shù)難點主要是分子篩柱填裝技術(shù)，分子篩填裝不好，會造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數(shù)量減少，分子篩性能急劇降低。

眾所周知，杭州安研擁有當(dāng)前市場上zui廣泛的氮氣發(fā)生器種類，同時，我們不斷地研發(fā)出新的產(chǎn)品滿足日新月異的氮氣的需求，來給新的應(yīng)用設(shè)備供氣。我們不僅僅有市面上種類zui多的氮氣發(fā)生器來滿足液質(zhì)聯(lián)用儀的用氣需求，你實驗室里幾乎是所有需要用氣的設(shè)備，都可以讓我們的氣體發(fā)生器來供氣。為什么我們的氣體發(fā)生器能夠覆蓋您的實驗室里大部分應(yīng)用設(shè)備？因為，我們二十年如一日，專注于實驗室里氣體發(fā)生器的研發(fā)和生產(chǎn)，專心于給您提供穩(wěn)定可靠的實驗室氣源。

另外一個廣為人知的事實就是：我們所采用的氣體分離技術(shù)成熟可靠。在我們的氮氣發(fā)生器上，我們用膜分離技術(shù)和變壓吸附技術(shù)來生產(chǎn)氮氣，如果我們的顧客對某一種技術(shù)青睞有加，我們可以根據(jù)客戶的喜好來推薦合適的型號。但是，對于某些特定的應(yīng)用設(shè)備，使用其中的一種分離技術(shù)比另一種更有優(yōu)勢。

膜分離技術(shù)

讓壓縮空氣通過中空纖維膜，當(dāng)空氣通過膜的時候，空氣中的氧氣，二氧化碳，一氧化碳和水蒸汽 會通過中空纖維膜管道上的小孔，進而排到大氣中去。在膜的出口，大尺寸的氮氣分子和惰性氣體氬氣都收集起來，輸送到應(yīng)用設(shè)備。這種氮氣分離提取技術(shù)簡單有效，無需任何移動部件。分離提取出來的氮氣*高純度能達到99.5%，不含任何雜質(zhì)。

變壓吸附技術(shù)是通過固體介質(zhì)來分離氣體混合物中的單一組分，用變壓吸附技術(shù)來分離空氣中的氮氣，所需的固體介質(zhì)是碳分子篩，碳分子篩對空氣中的氧氣選擇性吸附，從而在加壓的情況下分離了空氣中的氮氣和氧氣。

碳分子篩其實就是多孔疏松的棒狀碳顆粒，當(dāng)對填充滿了碳分子篩顆粒的氮氣純化密封柱中充入壓縮空氣（主要成分是氮氣，氧氣和惰性氣體氬氣和少量水汽）時，碳分子篩會吸附水汽，氧氣，但是，氮氣不會被吸附。這主要是因為氮氣和氧氣的分子尺寸不一樣，碳分子篩顆粒上的小孔能讓分子尺寸小的氧氣進入，卻不能讓氮氣進入，因為氮氣的分子尺寸大于氧氣；從而，氮氣和氧氣被分離開了。

變壓吸附這一過程包含兩個步驟和階段：

1.吸附階段，壓縮空氣中氧氣，水汽，二氧化碳被碳分子篩柱子吸附，氮氣被收集起和儲藏起來。

2.重生階段，將碳分子篩柱的壓力釋放到大氣中去，吸附了氧氣，二氧化碳，水汽的碳分子篩顆粒釋放掉吸附的氧氣，二氧化碳和水汽，從而為下一次吸附做好準備。

變壓吸附這一個過程需要維持一個穩(wěn)定的溫度，這個溫度通常情況下和實驗室的環(huán)境溫度接近（20-25℃）。變壓吸附技術(shù)生產(chǎn)出來的氮氣，純度*高能達到99.999%，純度越高，生產(chǎn)過程中需要消耗的空氣就越多。

變壓吸附技術(shù)和膜分離技術(shù)來生產(chǎn)氮氣，各有利弊。具體使用哪種方法來生產(chǎn)氮氣要取決于應(yīng)用和流速要求。在市面上，某些人說氮氣膜和碳分子篩是消耗品，需要定期更換，這是不對的。如果用戶的除油和除水過濾器效果不佳，碳分子篩和氮氣膜的分離效果會隨著使用年限的增加而慢慢失效。

 現(xiàn)今工業(yè)發(fā)展中，有許多行業(yè)已經(jīng)開始使用氮氣來生產(chǎn)或輔助生產(chǎn)產(chǎn)品，應(yīng)用之廣，對此我們有必要了解變壓吸附制氮機產(chǎn)生的原理。
    變壓吸附制氮機是一種新型氣體吸附分離技術(shù)。產(chǎn)品純度高，可在室溫和不高的壓力下工作，節(jié)能經(jīng)濟，設(shè)備簡單，操作，維護簡便，連續(xù)循環(huán)操作，可達到自動化。變壓吸附制氮機是按變壓吸附技術(shù)設(shè)計、制造的氮氣發(fā)生設(shè)備。通常使用兩吸附塔并聯(lián)，由全自動控制系統(tǒng)按特定可編程序嚴格控制時序，交替進行加壓吸附和解壓再生，完成氮氧分離，獲得所需高純度的氮氣。變壓吸附制氮機的特點風(fēng)華獨到的分子篩裝填技術(shù)和的總體設(shè)計，在制氮濃度和產(chǎn)氣量相同時耗電量省，運行成本低。采用目前國際性能好的分子篩，結(jié)合獨特的氣體分布技術(shù)和特定的工藝流程，使分子篩發(fā)揮大能效，使氮氣回收率佳主要是基于碳分子篩對氧和氮的吸附速率不同，碳分子篩優(yōu)先吸附氧，而氮大部分富集于不吸附相中。碳分子篩本身具有加壓時對氧的吸附容量增加，減壓時對氧的吸附量減少的特性。利用這種變壓吸附的特性，實現(xiàn)氧氣和氮氣的分離，得到我們所需要的氣體組分。由于吸附劑有的吸附容量，當(dāng)吸附飽和時就需要再生，所以單吸附床的吸附是間歇式的，為保證連續(xù)供氣，采用雙吸附塔并聯(lián)交替進行吸附，一塔工作一塔再生，連續(xù)產(chǎn)生氮氣。
    氮氣在自然界中分布很廣，是空氣的主要成份，主要以單質(zhì)分子氮的形式存在于大氣之中，在干燥的空氣之中，N2的體積占空氣的78.03%，因此，空氣是制取氮氣的大原料庫，它取之不盡，用之不竭。
    變壓吸附制氧機由兩只或多只吸附塔組成，由計算機控制分別工作于充壓、吸附、再生、沖洗等過程，實現(xiàn)連續(xù)供氣。
    設(shè)備包括：壓縮空氣源及凈化系統(tǒng)，變壓吸附氧氮分離組件，貯存供氣系統(tǒng)，自控系統(tǒng)。 
    應(yīng)用：本裝置能耗小、操作簡單、設(shè)備投資省。在石化、輕工、冶金、環(huán)保、建材、水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物技術(shù)、醫(yī)藥醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)今工業(yè)發(fā)展中，有許多行業(yè)已經(jīng)開始使用氮氣來生產(chǎn)或輔助生產(chǎn)產(chǎn)品，應(yīng)用之廣，對此我們有必要了解變壓吸附制氮機產(chǎn)生的原理。
    變壓吸附制氮機是一種新型氣體吸附分離技術(shù)。產(chǎn)品純度高，可在室溫和不高的壓力下工作，節(jié)能經(jīng)濟，設(shè)備簡單，操作，維護簡便，連續(xù)循環(huán)操作，可達到自動化。變壓吸附制氮機是按變壓吸附技術(shù)設(shè)計、制造的氮氣發(fā)生設(shè)備。通常使用兩吸附塔并聯(lián)，由全自動控制系統(tǒng)按特定可編程序嚴格控制時序，交替進行加壓吸附和解壓再生，完成氮氧分離，獲得所需高純度的氮氣。變壓吸附制氮機的特點風(fēng)華獨到的分子篩裝填技術(shù)和的總體設(shè)計，在制氮濃度和產(chǎn)氣量相同時耗電量省，運行成本低。采用目前國際性能好的分子篩，結(jié)合獨特的氣體分布技術(shù)和特定的工藝流程，使分子篩發(fā)揮大能效，使氮氣回收率佳主要是基于碳分子篩對氧和氮的吸附速率不同，碳分子篩優(yōu)先吸附氧，而氮大部分富集于不吸附相中。碳分子篩本身具有加壓時對氧的吸附容量增加，減壓時對氧的吸附量減少的特性。利用這種變壓吸附的特性，實現(xiàn)氧氣和氮氣的分離，得到我們所需要的氣體組分。由于吸附劑有的吸附容量，當(dāng)吸附飽和時就需要再生，所以單吸附床的吸附是間歇式的，為保證連續(xù)供氣，采用雙吸附塔并聯(lián)交替進行吸附，一塔工作一塔再生，連續(xù)產(chǎn)生氮氣。
    氮氣在自然界中分布很廣，是空氣的主要成份，主要以單質(zhì)分子氮的形式存在于大氣之中，在干燥的空氣之中，N2的體積占空氣的78.03%，因此，空氣是制取氮氣的大原料庫，它取之不盡，用之不竭。
    變壓吸附制氧機由兩只或多只吸附塔組成，由計算機控制分別工作于充壓、吸附、再生、沖洗等過程，實現(xiàn)連續(xù)供氣。
    設(shè)備包括：壓縮空氣源及凈化系統(tǒng)，變壓吸附氧氮分離組件，貯存供氣系統(tǒng)，自控系統(tǒng)。 
    應(yīng)用：本裝置能耗小、操作簡單、設(shè)備投資省。在石化、輕工、冶金、環(huán)保、建材、水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物技術(shù)、醫(yī)藥醫(yī)療等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)代工業(yè)用氮的制取方法都是以空氣為原料，將其中的氧和氮分離而獲得。目前主要有三種，即深冷空分法、分子篩空分法(PSA)和膜空分法。

1 深冷空分制氮
深冷空分制氮是一種傳統(tǒng)的制氮方法，已有近九十年的歷史。它是以空氣為原料，經(jīng)過壓縮、凈化，再利用熱交換使空氣液化成為液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸點不同(在1大氣壓下，前者的沸點為-183℃，后者的為-196℃)，通過液空的精餾，使它們分離來獲得氮氣。深冷空分制氮設(shè)備復(fù)雜、占地面積大，基建費用較高，設(shè)備一次性投資較多，運行成本較高，產(chǎn)氣慢(12～24h），安裝要求高、周期較長。綜合設(shè)備、安裝及基建諸因素，3500Nm3／h以下的設(shè)備，相同規(guī)格的PSA裝置的投資規(guī)模要比深冷空分裝置低20％～50％。深冷空分制氮裝置宜于大規(guī)模工業(yè)制氮，而中、小規(guī)模制氮就顯得不經(jīng)濟。

2分子篩空分制氮
分子篩空分制氮是以空氣為原料，以碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附而使氮和氧分離的方法，通稱PSA(Pressure Swing Adsorption）制氮。此法是七十年代迅速發(fā)展起來的一種新的制氮技術(shù)。與傳統(tǒng)制氮法相比，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產(chǎn)氣快(15～30分鐘)、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)用戶需要進行調(diào)節(jié)，操作維護方便、運行成本較低、裝置適應(yīng)性較強等特點，故在1000Nm3／h以下制氮設(shè)備中頗具競爭力，越來越得到中、小型氮氣用戶的歡迎，PSA制氮已成為中、小型氮氣用戶的方法。

3膜空分制氮
膜空分制氮是八十年代國外迅速發(fā)展的又一種新型制氮技術(shù)，在國內(nèi)推廣應(yīng)用是近三四年的事。膜空分制氮的基本原理是以空氣為原料，在壓力條件下，利用氧和氮等不同性質(zhì)的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧和氮分離。和其它制氮設(shè)備相比它具有結(jié)構(gòu)更為簡單、體積更小、無切換閥門、維護量更少、產(chǎn)氣更快(≤3分鐘)、增容方便等優(yōu)點，它適宜于氮氣純度≤98％的中、小型氮氣用戶，有佳功能價格比。而氮氣純度在98%以上時，它與相同規(guī)格的PSA制氮機相比價格要高出15%以上。由上可知，MnZn鐵氧體生產(chǎn)企業(yè)，采用什么供氣方式和何種供氣技術(shù)，根據(jù)企業(yè)情況進行技術(shù)經(jīng)濟論證，選擇佳供氣方案。

       氮氣發(fā)生器作為氣相色譜中載氣設(shè)備廣受大家青睞，而采用PSA變壓吸附制氮的氮氣發(fā)生器因其純度高、無污染更是炙手可熱，但是“甘瓜苦蒂，天下物無全美”，這款發(fā)生器在日常使用中也會出現(xiàn)制得氮氣純度不是太高的情況，那么是什么因素影響了制氮純度了？下面簡單介紹下關(guān)于影響PSA制氮純度的因素。

       在介紹影響因素之前，我們首先要從PSA制氮流程來了解下。PSA氮氣發(fā)生器制氮的工藝流程：空氣在經(jīng)壓縮和凈化后進入空氣緩沖罐，緩沖上游因壓力變化而引起的波動，由下至上流經(jīng)裝有CMS（碳分子篩）的吸附塔，期間O2分子在CMS表面吸附，N2從吸附塔上端流出，進入氮氣緩沖罐，一段時間后，吸附塔中的CMS被吸附的氧氣飽和，需要進行再生，利用停止吸附步驟，降低吸附塔壓力來實現(xiàn)。兩個吸附塔交替進行吸附和再生，確保氮氣的連續(xù)輸出。

了解了工藝流程，我們知道了PSA里面核心部件是吸附塔、分子篩（CMS），那么這些和影響因素有什么樣的聯(lián)系呢？

PSA氮氣發(fā)生器制氮純度影響因素：

（1）氣體原料的質(zhì)量

我們知道，氣體是要經(jīng)壓縮后進入空氣緩沖罐，那么壓縮空氣中如含有水汽、油霧，這些都會堵塞分子篩（CMS）的微孔，從而嚴重影響分離效果及CMS的使用壽命，因此，要想獲得高純度的氮氣，保優(yōu)質(zhì)的空氣至關(guān)重要，并且要經(jīng)多次凈化過濾，濾芯需要定期檢查或者更換。

（2）吸附塔的工作時間

長時間的工作周期也即是閥門的切換時間間隔，有利于降低氮氣發(fā)生器能耗，且節(jié)約空氣原料，不過純度也會因周期過長，分子篩會飽和而受到影響。

（3）分子篩的性能

分子篩是PSA氮氣發(fā)生器的核心部件，它的性能好壞對于制得的氮氣純度有極大的聯(lián)系，同時我們還需要根據(jù)實際需要的氮氣流量和純度來計算出分子篩的合適裝填量。

以上3 點就是關(guān)于采用PSA制氮的氮氣發(fā)生器制取氮氣純度的影響因素，相信對大家在使用氮氣發(fā)生器時候能有所幫助。

普拉勒氮氣發(fā)生器制氮原理圖

（相關(guān)內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)）

成都德力斯實業(yè)有限公司是一家銷售實驗室設(shè)備的經(jīng)銷商，在今年4月份尋到我們家氮氣發(fā)生器，有參數(shù)要求，出氣量需要40L,純度要求99.999的， 需要配套用戶的手套箱使用的，但是擺放位置有限，終端用戶是核動力二所，他們對設(shè)備技術(shù)性要求是非常高的，經(jīng)過我們技術(shù)部門和他們技術(shù)溝通之后，確認了一些參數(shù)要求，這款設(shè)備是需要定制的，我們做了詳細的參數(shù)配置，圖片給客戶，售后服務(wù)提供質(zhì)保兩年，上門培訓(xùn)安裝，于6月份確認下來簽訂了合同。

高純度氮氣發(fā)生器