變壓吸附（Pressure  Swing  Adsorption，簡稱PSA）是一種先進的氣體分離技術(shù)，它在當今的現(xiàn)場快速供氣及對比節(jié)約成本方面具有不可替代的地位。

?產(chǎn)品純度可以隨流量的變化進行調(diào)節(jié)；

?在低壓和常壓下工作，節(jié)能；

?設備簡單，維護簡便

?微機控制，全自動無人操作。

    吸附劑是PSA制氮設備的核心部分，通常PSA制氮設備選擇的是碳分子篩，它吸附空氣中的氧氣、二氧化碳、水分等，而氮氣不能被吸附；利用此特性來制取氮氣快速也經(jīng)濟！

  PSA是一種先進的氣體分離技術(shù)，以進口碳分子篩（CMS）為吸附劑，采用常溫下變壓吸附原理（PSA）分離空氣制取高純度的氮氣。

  氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴散速率較快，較多的進入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子（N2）擴散速率較慢，進入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異，導致短時間內(nèi)氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。

  碳分子篩對氧和氮在不同壓力下、某一時間內(nèi)吸附量的變化差異曲線：如下圖示

 一段時間后，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程為再生。根據(jù)再生壓力的不同，可分為真空再生和常壓再生；常壓再生利于分子篩的再生，易于獲得高純度氣體。

    通常使用兩吸附塔并聯(lián)，由全自動PLC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，完成氧氮分離，獲得所需高純度的氮氣。

PSA碳分子篩制氮裝置中有兩個裝滿碳分子篩的吸附塔，潔凈、干燥的壓縮空氣進入變

壓吸附制氮裝置，流經(jīng)裝填有碳分子篩（CMS）的吸附塔。壓縮空氣由下至上流經(jīng)吸附塔，

利用分子篩在不同壓力下對氮和氧等的吸附力不同，氧氣、水、二氧化碳等組份在碳分子篩表面吸附，未被吸附的氮氣在出口處被收集成為產(chǎn)品氣，由吸附塔上端流出，進入緩沖罐；經(jīng)一段時間后，吸附塔中被碳分子篩吸附的氧達到飽和，需進行再生。再生是通過停止吸附步驟，降低吸附塔的壓力來實現(xiàn)的。已完成吸附的吸附塔短期均壓后開始降壓，脫除已吸附的氧氣、水、二氧化碳等組份，完成再生過程。兩個吸附塔交替進行吸附和再生，從而產(chǎn)生流量和純度穩(wěn)定的產(chǎn)品氮氣。兩只吸附塔的切換由PLC控制的程控閥氣動閥自動完成；

   變壓吸附制氮裝置的性能優(yōu)劣取決于吸附碳分子篩、自動控制器、程控氣動閥、電磁閥等硬件組件的性能以及工藝流程、吸附塔結(jié)構(gòu)、裝填壓緊工藝等技術(shù)力量支持！

  a.先進的吸附器結(jié)構(gòu)和PSA工藝流程設計；

結(jié)合德國Carbotech公司及美國APCI公司先進的吸附器結(jié)構(gòu)設計和優(yōu)化的丁字型變壓吸附流程，確保碳分子篩的吸附效率與壽命的佳結(jié)合，在當今氣體分離行業(yè)中處于技術(shù)水平。

b.的PSA工藝程序設計；

     PSA制氮由多年技術(shù)探索與現(xiàn)場工程技術(shù)調(diào)試相結(jié)合并聯(lián)合國內(nèi)大中院校師資力量和斥資引進國外較為先進技術(shù)成果，杜爾一直堅信不斷技術(shù)創(chuàng)新，才能盛久不衰！

   ?開機程序：

       制氮機開機啟動后進入開機程序。開機程序為兩吸附塔按照吸附周期進行切換，但不輸出氮氣至氮氣工藝罐。目的是使兩吸附塔內(nèi)的碳分子篩適應吸附工況，避免開機初始碳分子篩再生不，造成每次開機后達到純度正常時間延長并且增加碳分子篩的吸附疲勞強度；開機程序時間約為6分鐘。

  ?運行程序：

開機程序結(jié)束后自動進入運行程序。運行程序為兩吸附塔按照吸附周期進行切換，同時輸出氮氣至氮氣工藝罐。A塔進氣吸附輸出氮氣，B塔解吸再生；A塔吸附及B塔再生結(jié)束后，AB塔均壓；均壓后 B塔進氣及氮氣回流后吸附輸出氮氣，A塔解吸再生。運行程序以約120s周期循環(huán)進行

  ?關(guān)機程序：

     當由于其他因素要求停機時，按啟動停止按鈕自動進入關(guān)機程序。進入關(guān)機程序后制氮機并非立即停止工作；首先吸附塔停止進氣及輸出氮氣；第二步A塔B塔同時放空解吸。關(guān)機程序時間為1分鐘左右；采用關(guān)機程序可避免殘留在吸附塔內(nèi)的氧氣被碳分子篩長期吸附直至下次開機，從而可降低碳分子篩的吸附疲勞強度延長碳分子篩的使用壽命。

  c.旋風蜂窩式氣體分布結(jié)構(gòu)及補償性氮氣反吹快速再生工藝

    旋風蜂窩式氣體分布結(jié)構(gòu)，氣體分布均勻，是吸附塔按佳高徑比設計的前提；采用此技術(shù)有效地避免了氣流對碳分子篩的局部沖擊，大大延長了碳分子篩的使用壽命；同時避免了隧道效應，保證氣流均勻的通過碳分子篩床層，提高了碳分子篩的利用率。

    杜爾控制系統(tǒng)工藝設計了氮氣補償性反吹快速再生工藝，可使解吸吸附塔的富氧分子快速排出，為下次吸附工作節(jié)約時間更使氮氣純度進一步提高！

   d.暴風雪式分子篩裝填工藝及可靠的自動壓緊及風炮補償壓緊方式

采用德國Carbotech公司暴風裝置，分子篩裝填密度提高了5%，大大減少碳分子篩之間的空隙，有效地控制住因分子篩相互間的碰撞而造成的粉化現(xiàn)象；

兩種裝填工藝對比見下表：

項  目   振動式   暴風雪式   說 明   

裝填密度(kg/m3)   620 - 680   700－720   實踐數(shù)據(jù)   

裝填均勻度   有隧道效應   均勻一致      

    同時再采用德國技術(shù)的自補償式壓緊方式可以：分子篩裝填密度大，防止流化現(xiàn)象并延長了分子篩使用壽命，正常使用壽命可達5-8年；同時不用再補充或添加分子篩；分子篩均勻緊密，避免了隧道效應，保證氣流均勻通過工作床層，使分子篩得到充分利用，提高了產(chǎn)氮效率；并同時了分子篩突然下沉現(xiàn)象的發(fā)生。

   e碳分子篩的選用：制氮機碳分子篩是一種以天然椰殼或煤粉為原料，經(jīng)特殊的粉化、造孔、加工而成的專門用于提純空氣中的氮氣的吸附劑，分子篩的比表面積大，其孔徑分布非常集中均勻，只比氧分子直徑略大，因此非常有利于對空氣中氮氧的分離。