摘要：氮气是我们赖以生存的空气的主要组成成分，其在空气中占有非常大的比例，由于其气源丰富，已经在人们的生产中被广泛应用，比如：氮气被用作保护气，同时还应用于防腐防爆业以及电子工业等等，正是由于其非常多的用途，所以更多的制氮气的方法也不断的出现和更新。本文主要介绍变压吸附分离技术在氮气生产中的应用以及一些主要的制氮气的方法。希望通过本文能为相关人士带来些许参考价值。
关键词：变压吸附分离技术；工业制氮；生产应用；
一、氮气在工业生产中主要的制取方法
目前在我国的工业生产中会有很多涉及到很多用氮的地方，所以在工业上就会使用很多制氮的方法，目前在工业上主要的用氮制取方法有，深冷法也就是低温精馏法，变压吸附法，薄膜的渗透法，化学吸收法等等。
传统的对于空气分离的方法就是低温蒸馏法，这个方法的主要原理就是利用存在于空气中的主要氧气、氮气的沸点的不同，利用这一原理，在对空气进行深冷液化的时候，由于沸点的不同，进而进行相应的分离提纯技术。但是这项传统技术存在着相应的缺点，虽然对于氮气的分离出来的产量大，纯度也比较高，但是低温蒸馏法的整体操作工艺流程比较复杂，同时对于应用其中的设备的要求非常高，而且相关企业部门对于整体工艺流程的投资非常大，其整个流程操作的过程中所使用的场地面积也非常大。低温精馏法是比较传统的方法，其使用时间及发展历史也较长，但是其不适用于中小气量，所以其存在着自身的局限性。
变压吸附法在工业中比较适合中小型设备进行制氮，随着变压吸附法的不断完善和改进，其具有一定的优越性。近些年来，变压吸附技术已经发展的非常好，其本身也具有非常多的优势，相对传统的低温精馏法其整体工艺的工艺过程比较简单，而且整体制造设备也非常简单，其占地面积也相对较少。对于生产设备的整体维护也比较简单，其自动化的程度也相对的较高，对于期间所产生的问题，可随时进行开停车的操作，这样就比较简单、方便，同时具有相对小巧，投资少、而且整体维修比较容易，还能够比较容易实现自动及远程控制。由于其方便性，所以目前变压吸附已经被很多中小规模的装置所应用。
二、变压吸附分离技术在氮气生产中的原理以及其具备的技术优势
变压吸附分离是目前比较先进的一种气体分离设备，其进行吸附的主要工作原理就是具有高效的CMS吸附剂，然后在常温下进行变压吸附，从而将空气进行分离，从中提取出相对纯度较高的氮气。由于氧气和氮气分子在分子筛表面的分子扩散率有差异，氧气的扩散率较快，扩散率较快的氧气能够存在于碳分子筛的孔中，但是氮气的分子直径大，而且扩散速度慢，那么其很难进去分子筛的微孔中，利用此种差异，可以有效的将相应的氧气与氮气进行分离。
变压吸附制氮装置的工作流程是，正常的空气通过空气压缩机去除空气中所含的饱和水，然后经冷冻干燥机去除冷凝水，而后进去分子筛的吸附器，其中共有两个吸附器，两个吸附器之间的切换阀将其中一个处于加压吸附状态，另一个处于减压吸附的状态，通过切换阀不能的交换工作，进而产生连续不断的氮气，然后通过相应的净化装置对氮气的纯度进行进一步的提高。对于这个控制阀门在使用的过程中应该注意，其具有相对想好的密封性，而且能在规定的时间内完成相应的指令，相应的人员对其进行定期查看，但是其即使产生故障，整体的维修工作进行也是比较简单的，所消耗的费用也相对较低。
变压吸附制氮具有非常多的优势，如其整体的生产成本低，而且整体流程相对简便，产生氮气的速度快。在变压吸附制氮装置中的进口碳分子筛的吸附能力以及抗压能力都非常高，而且使用频率及寿命都相对较长。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆变压吸附制氮装置的设备安装也十分方便，而且还能够进行智能化的控制，所需要人工做的就是控制指定的按钮，装置开始工作后，就能够产生所需要的氮气，给相应的工业生产带来很大的方便。而且其提取的氮气纯度也非常的高，无需再进行后续的一些处理工作，节省了很多时间以及人力。而且变压制氮装置中具有其独特的气流控制技术以及分子筛的装填技术，这样技术的采用减少了产生气流对分子筛的冲击，保证了分子筛的使用寿命，设备装置的使用寿命长，相应的就提高了企业的经济效益。
三．相关人员在使用变压制氮装置所应该注意的问题
一定注意存在于变压制氮中的吸附剂不能被相应的物质所污染，不然相应的吸附剂的吸附能力就会受到影响，保持气源的清洁度问题是十分关键的。通常情况下采用无油压缩机，避免压缩空气的过程会产生相应的油蒸汽污染气源。如果所使用的配置一定需要采用有油的压缩机，那么整体系统中高效的除油装置是必须的，保证相应的除油装置在压缩空气的过程中能够高效的吸附相应的油蒸汽，从而保证分离气体的纯度。同时还需要在压缩空气过程中进行除水，保证分子筛的稳定性以及吸附能力。对于变压吸附制氮技术的发展其最大的发展关键就是对于相应的吸附剂发展，只有保证吸附剂的不断发展与提高，才能更好的保证相应的分离气体的产量以及纯度。
在整体的变压吸附分离装置中，碳分子筛在其中起到非常关键的作用，保证碳分子筛的合理使用以及保养，保证其能够具有非常好的吸附能力以及更长的使用寿命，那么就要对其的最大的回收率，以及产氮气的产量等做好相应的控制。目前，我国的分子筛的产氮率与国外相比还是具有很大差距的，主要原因就是相关的技术人员没有对于制造工艺条件以及原料配比技术很好的掌握，同时国内的相应的检测设备也不够先进，在生产的过程中，不能对其进行及时监控，造成其中存在杂质等等问题。近些年来，我国的碳分子筛在工艺流程设计方面已经取得了非常大的发展，相应的氮气的产量也得到了很大的提升。目前将氧化铁加入到碳分子筛中，通过氧化铁所具有的磁性增加整体碳分子筛的吸附能力，通过这种技术的不断深入研究，未来在我国，将变压吸附制氮装置所分离出氮气的纯度达到99.999%也是非常有可能的。
同时还需要注意所使用的碳分子筛需要采用比较先进的装填技术，采用这种技术的主要目的是保证吸附塔内的碳分子筛能够一直处于压缩的状态，减少相互间可能发生的碰撞，防止碳分子筛发生相应的位置移动，从而造成分子筛粉化现象的产生。因为当把碳分子筛放置到相应的吸附塔后，期间产生的气流肯定会对分子筛产生相应的冲击，如果装填技术不完善，那么相应的分子筛都会产生一定的位移，为了将位移减小到最少、分子筛之间的空隙的增多，所以相应的装填技术就非常重要了。
结语
变压吸附分离制氮技术已经被很多的中小规模的企业进行应用，由于其具有独特的优点，为需要氮气的工业企业及个人带来了非常多的方便。相应企业及个人在使用变压吸附分离装置时对于其中所应该注意的一些问题也要非常注意，保证整体装置的使用寿命，同时相应人员还应该不断的提高和更新变压吸附分离制氮装置相应的技术，争取与世界的先进水平接近或者超越，让我国的变压吸附分离制氮装置在世界占有一席之地。
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论文作者:沈沉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：分子筛论文; 氮气论文; 装置论文; 技术论文; 制氮论文; 纯度论文; 吸附剂论文; 《基层建设》2019年第1期论文;