PSA制氮用碳分子筛简介[1]
PSA制氮机简介
PSA制氮机简介碳分子筛变压吸附(简称:PSA)制氮装置，是一种新型的空气分离的高新技术设备，以压缩空气为原料，碳分子筛为吸附剂，采用变压吸附流程制取氮气。
在常温常压下，利用空气中的氧和氮在碳分子筛表面的吸附量的差异及氧和氮在碳分子筛中的扩散速率不同,通过可编程序控制器控制气动阀的启闭，实现加压吸附、减压脱附的过程，完成氧、氮分离，得到所需纯度氮气，氮气的纯度和产气量可按照客户要求调节。
本公司生产的DFD系列普氮型制氮装置，氮气纯度为95%--99.999%，产气量为1Nm3 /h--3000Nm3 /h。
如果客户要求高纯度的氮气，则可以在DFD制氮装置后面配套我公司生产的加氢或加碳脱氧系列氮气纯化装置，纯度可以达到99.9999%，露点达到-70°C，氧含量为1ppm的高纯氮气。
PSA制氮机的特点、成本低：PSA先进工艺是一种简便的制氮方法，开机后几分钟产生氮气，能耗低，氮气成本远远低于深冷法空分制氮和市场上的液氮。
2、性能可靠：进口微电脑控制，全自动操作，无需要特别训练的操作人员，只需按下启动开关，就可自动运转，达到连续供气。
3、氮气纯度稳定：完全由仪表监控、显示，确保所需氮气纯度。
4、选用优质进口分子筛：具有吸附容量大，抗压性能强，使用寿命长等特点。
5、高品质的控制阀门：优质的进口专用气动阀门可以保证制氮设备可靠地运转。
6、雄厚的技术力量和优良的售后服务：现场安装只需管道和电源，专业技术人员指导和定期回访，从而保证设备稳定可靠、长期运行。
PSA制氮机的应用领域一．SMT行业应用充氮回流焊及波峰焊，用氮气可有效抑止焊锡的氧化,提高焊接润湿性，加快润湿速度减少锡球的产生，避免桥接，减少焊接缺陷，得到较好的焊接质量。
使用氮气纯度大于99.99或99.9%。
二．半导体硅行业应用半导体和集成电路制造过程的气氛保护，清洗，化学品回收等。
三．半导体封装行业应用用氮气封装、烧结、退火、还原、储存。
PSA制氮机设备简介
PSA制氮机PSA制氮机工艺概述在制氮、制氧领域内使用较多的是碳分子筛和沸石分子筛。
分子筛对氧和氮的分别作用重要是基于这两种气体在分子筛表面的扩散速率不同，碳分子筛是一种兼具活性炭和分子筛某些特性的碳基吸附剂。
碳分子筛具有很小微孔构成，孔径分布在0.3nm～1nm之间。
较小直径的气体（氧气）扩散较快，较多进入分子筛固相，这样气相中就可以得到氮的富集成分。
一段时间后，分子筛对氧的吸附实现平衡，依据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生。
变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。
PSA制氮机作用范围以空气为原料子，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别的方法，通称PSA制氮。
此法是七十时代快速进展起来的一种新的制氮技术。
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依据用户需要进行调整，操作维护便利、运行本钱较低、装置适应性较强等特点，故在1000Nm3/h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的方法。
PSA制氮机比较随着工业的快速进展，氮气在化工、电子、冶金、食品、机械等领域获得了广泛的应用，我国对氮气的需求量每年以大于8%的速度加添。
氮气的化学性质不活泼，在寻常的状态下表现为很大的惰性，不易与其他物质发生化学反应。
因此，氮气在冶金工业、电子工业、化工工业中广泛的用来作为保护气和密封气，一般保护气的纯度要求为99.99%，有的要求99.998%以上的高纯氮。
液氮是一个较便利的冷源，在食品工业、医疗事业以及畜牧业的精液贮藏等方面得到越来越普遍的应用。
在化肥工业生产合成氨时，合成氨的原料子气—氢、氮混合气若用纯液氮洗涤精制，可使惰**气体的含量极微小，一氧化硫和氧的含量不超出20ppm。
PSA变压吸附制氮原理资料
制氮机制氮机，是指以空气为原料，利用物理方法将其中的氧和氮分离而获得氮气的设备。
根据分类方法的不同，即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法，工业上应用的制氮机，可以分为三种。
制氮机是按变压吸附技术设计、制造的氮气设备。
制氮机以优质进口碳分子筛（CMS）为吸附剂，采用常温下变压吸附原理（PSA）分离空气制取高纯度的氮气。
通常使用两吸附塔并联，由进口PLC控制进口气动阀自动运行，交替进行加压吸附和解压再生，完成氮氧分离，获得所需高纯度的氮气。
中文名制氮机含义制取氮气的机械组合工作原理利用碳分子筛的吸附特性主要分类深冷空分，膜空分，碳分子筛空分、1工作原理1. ▪ PSA变压吸附制氮原理2. ▪深冷空分制氮原理3. ▪膜空分制氮原理2主要分类1. ▪深冷空分制氮2. ▪分子筛空分制氮3. ▪膜空分制氮3设备特点4系统用途5技术参数工作原理PSA变压吸附制氮原理碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮，其吸附量也随着压力的升高而升高，而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。
因而，仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。
如果进一步考虑吸附速度的话，就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。
氧分子直径比氮分子小，因而扩散速度比氮快数百倍，故碳分子筛吸附氧的速度也很快，吸附约1分钟就达到90%以上；而此时氮的吸附量仅有5%左右，所以此时吸附的大体上都是氧气，而剩下的大体上都是氮气。
这样，如果将吸附时间控制在1分钟以内的话，就可以将氧和氮初步分离开来，也就是说，吸附和解吸是靠压力差来实现的，压力升高时吸附，压力下降时解吸。
而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差，通过控制吸附时间来实现的，将时间控制的很短，氧已充分吸附，而氮还未来得及吸附，就停止了吸附过程。
因而变压吸附制氮要有压力的变化，也要将时间控制在1分钟以内。
深冷空分制氮原理分子筛制氮机工艺流程图深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氮，满意需要液氮的工艺要求，并且可在液氮贮槽内贮存，当出现氮气间断负荷或空分设备小修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道满意工艺装置对氮气的需求。
PSA制氮介绍
≥99.999% ≥2250Nm3/h ≥0.8MPa ≤-60℃ ≥8400小时/年 ≥10年
备注 0℃,101.325kPa 氧含量≤1000ppm 产品氮气压力 常压 连续运行 其中正常使用、维护条件下分 子筛使用寿命10年以上
备注
0℃,101.325kPa 氧含量≤1000ppm 产品氮气压力 常压 连续运行 其中正常使用、维护条件下分子 筛使用寿命10年以上
H2藝
经PSA变压吸附產出的3N2与少量氢氣混合后，残氧与氢氣發生反应生成水蒸气，随后经一后冷 却器使大部分水蒸气冷凝下来，并经过高效水分离器除去冷凝水，再进入吸附式干燥器可使产
品气露点达到-70℃以下， 产品气纯度通过分析仪连续进行在线监测。
其脱氧反应的化学方程式为： 2H2+O2=2H2O+热 为了确保氧被完全脱除，实际加入的H2量与O2量的比率略高于理论值，使得脱氧反应很彻底， 从而可获得氧含量低于5ppmO2的高纯氮气。此种工艺由于未脱除过量氢，产品氮中会含有少量 的氢气，对于含氢不敏感的工艺中适用。
PSA变压吸附制氮装置介紹
PSA制氮設備
变压吸附(PSA)原理:
变压吸附制氮工艺的核心材料是用于空气分离的碳分子筛（CMS）。碳分子筛是 一种多孔性的碳结晶体，空气中的O2与N2在高压条件下会扩散进入这些孔隙，两 者的扩散速率不同因而产生氧氮分离的现象，而孔隙的直径分布是决定性能的关 键因素。氧分子的尺寸为0.28*0.40nm，而氮分子则为0.30*0.41nm。 如果能将孔径控制在稍小于氮气分子的情况,亦即0.3-0.4nm,则氧气分子比较容 易进入孔洞内部，因而被吸附在碳分子筛内；氮气分子比较难进入孔洞内部，因 而被排出吸附器外部成为高纯的氮气。
A塔
PSAN介绍
变压吸附制氮设备原理
1. 碳分子筛（CMS）是经特殊处理的活性炭，它的孔径在氮气和氧气分子直径范围内。
由于氧分子比氮分子体积小，重量轻，因此先被吸附在碳分子筛表面。
大部份氮分子处在游离状态。
2. 吸附原理（PSA）
空气压力越高，CMS表面所吸附的气体分子越多。
净化后的压缩空气由塔底进入吸附塔，并由下向上流经整个塔体，最佳吸附压力为5-7公斤。
吸附塔内充满了CMS（碳分子筛），气体通过时，氧分子和氮分子在CMS 表面吸附，由于分子直径不同，氧分子吸附在CMS表面多于氮分子。
根据流经吸附塔空气的速度，大多数氧分子被吸附，氮分子由吸附塔上端流出。
流速决定了气体在吸附塔中的吸附时间，即氧分子的吸附时间：
流速高，氧吸附时间短，产品气中剩余氧含量高，氮气纯度低。
流速低，氧吸附时间长，产品气中剩余氧含量低，氮气纯度高。
经过一段时间后，CMS被所吸附的氧分子饱和需进行再生，再生是通过降压解吸实现的。
由于CMS在低压时吸附气体分子量减少，大多数氧分子在降压时离开CMS处在游离状态。
被排空，这一过程称为解吸。
为达到连续供气，一塔处于吸附生产时，另一塔为再生状态，为再吸附生产准备。
整个过程由可编程控制器（PLC）指挥，实现自动化生产。
3. 设备系统。
变压吸附(PSA)制氮原理及工艺基本知识
变压吸附（PSA）制氮技术原理及工艺基本知识一、基础知识1 氮气知识1.1 氮气基本知识氮气作为空气中含量最丰富的气休，取之不竭，用之不尽。
氮气为双原子气体，组成氮分子的两个原子以共价三键相联系，结合得相当牢固，致使氮分子具有特殊的稳定性，在巳知的双原子气体中，氮气居榜首。
氮的离解能(氮分子分解为原子时需要吸收的能量)为941.69kJ•moL-1。
氮的化学性质不活泼，在一般状态下表现为很大的惰性。
在高温下，氮能与某些金属或非金属化合生成氮化物，并能直接与氧和氢化合。
在常温、常压下，氮是无色、无味、无毒、不燃、不爆的气体，使用上很安全。
在常压下，把氮气冷至-196℃将变成无色、透明、易于流动的液氮。
液氮将凝结成雪花状的固体物质。
氮气是窒息性气体，能致生命体于死亡。
氮气(N2)在空气中的含量为78.084%（空气中各种气休的容积组分为：N2：78.084%、O2:20.9476%、氪气：0.9364%、CO2:0.0314%、其它还有H2、CH4、N20、03、S02、N02等，但含量极少），分子量为28,沸点：－195.8℃, 冷凝点：－210℃。
1.2 氮气的用途氮气的惰性和液氮的低温被广之用作保护气体和冷源。
以氮气为基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能和充分利用自然资源的一种新工艺新技术，它可节省有机原料消耗。
氮还有“灵丹妙药”之称而受人青睐，它和人的日常生活密切相关。
例如，氮气用于粮食防蛀贮藏时，粮库内充入氮气，蛀虫在36h内可全部因缺氧窒息而死，杀灭1万斤粮食害虫，约只需几角钱。
若用磷化锌等剧海药品黑杀，每万斤粮食需耗药费100多元，而且污染粮食，影响人民健康。
又如充氮贮存的苹果，8个月后仍香脆爽口，每斤苹果的保鲜费仅需几分钱。
茶叶充氮包裝，1年后茶质新鲜，茶汤清澈明亮，滋味淳香。
2 压力知识变压吸附 (PSA)制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。
现使用的吸附剂碳分子筛最佳吸附压力为0.75～0.9MPa, 整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。
变压吸附(PSA)制氮原理及工艺基本知识
变压吸附（PSA）制氮技术原理及工艺基本知识一、基础知识1 氮气知识1.1 氮气基本知识氮气作为空气中含量最丰富的气休，取之不竭，用之不尽。
氮气为双原子气体，组成氮分子的两个原子以共价三键相联系，结合得相当牢固，致使氮分子具有特殊的稳定性，在巳知的双原子气体中，氮气居榜首。
氮的离解能(氮分子分解为原子时需要吸收的能量)为941.69kJ•moL-1。
氮的化学性质不活泼，在一般状态下表现为很大的惰性。
在高温下，氮能与某些金属或非金属化合生成氮化物，并能直接与氧和氢化合。
在常温、常压下，氮是无色、无味、无毒、不燃、不爆的气体，使用上很安全。
在常压下，把氮气冷至-196℃将变成无色、透明、易于流动的液氮。
液氮将凝结成雪花状的固体物质。
氮气是窒息性气体，能致生命体于死亡。
氮气(N2)在空气中的含量为78.084%（空气中各种气休的容积组分为：N2：78.084%、O2:20.9476%、氪气：0.9364%、CO2:0.0314%、其它还有H2、CH4、N20、03、S02、N02等，但含量极少），分子量为28,沸点：－195.8℃, 冷凝点：－210℃。
1.2 氮气的用途氮气的惰性和液氮的低温被广之用作保护气体和冷源。
以氮气为基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能和充分利用自然资源的一种新工艺新技术，它可节省有机原料消耗。
氮还有“灵丹妙药”之称而受人青睐，它和人的日常生活密切相关。
例如，氮气用于粮食防蛀贮藏时，粮库内充入氮气，蛀虫在36h内可全部因缺氧窒息而死，杀灭1万斤粮食害虫，约只需几角钱。
若用磷化锌等剧海药品黑杀，每万斤粮食需耗药费100多元，而且污染粮食，影响人民健康。
又如充氮贮存的苹果，8个月后仍香脆爽口，每斤苹果的保鲜费仅需几分钱。
茶叶充氮包裝，1年后茶质新鲜，茶汤清澈明亮，滋味淳香。
2 压力知识变压吸附 (PSA)制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。
现使用的吸附剂碳分子筛最佳吸附压力为0.75～0.9MPa, 整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。
PSA制氮机
杭州辰睿空分设备制造有限公司专业提供化工行业专用制氮机，产量从5-3000Nm3/h，纯度从95%--99.999%的氮气，可广泛应用于化工、电子、纺织、煤炭、石油、天然气、医药、食品、玻璃、机械、粉未冶金、磁性材料等行业。
PSA变压吸附制氮机参数氮气流量：5-3000Nm3/h氮气纯度：95-99.999%氮气压力：0-0.6Mpa露点：≤-40℃（常压下）PSA变压吸附碳分子筛制氮机一、PSA变压吸附碳分子筛制氮机工作原理变压吸附法（简称PSA）是一种新的气体分离技术，其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开。
它是以空气为原材料，利用一种高效能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。
碳分子筛对氮和氧的分离作用主要是基于这两种气体在碳分子筛表面的扩散速率不同，较小直径的气体（氧气）扩散较快，较多进入分子筛固相。
这样气相中就可以得到氮的富集成分。
一段时间后，分子筛对氧的吸附达到平衡，根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性，降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附，这一过程称为再生。
变压吸附法通常使用两塔并联，交替进行加压吸附和解压再生，从而获得连续的氮气流。
二、PSA变压吸附碳分子筛制氮机工艺流程原料空气经空压机压缩后进入后级空气储罐，大部分油、液态水、灰尘附着于容器壁后流到罐底并定期从排污阀排出，一部分随气流进入到压缩空气净化系统。
空气净化系统由冷干机及三支精度不同的过滤器及一支除油器组成，通过冷冻除湿以及过滤器由粗到精地将压缩空气中的液态水、油、及尘埃过滤干净，使压缩空气压力露点降到2～10℃，含油量降至0.001PPm，尘埃过滤到0.01μm，保证了进入PSA制氮机原料气的洁净。
净化后的空气经过两路分别进入两个吸附塔,通过制氮机上气动阀门的自动切换进行交替吸附与解吸，这个过程将空气中的大部分氮与少部分氧进行分离，并将富氧空气排空。
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PSA制氮用碳分子筛简介
关键字：PSA制氮,碳分子筛
二十世纪五十年代，伴随着工业革命的大潮，碳材料的应用越来越广泛，其中活性碳的应用领域扩展最快，从最初的过滤杂质逐渐发展到分离不同组份。
与此同时，随着技术的进步，人类对物质的加工能力也越来越强，在这种情况下，碳分子筛应运而生。
六十年代，碳分子筛在美国最先制造成功并很快推广应用，最初，碳分子筛是被用作从空气中分离氧气的吸附剂，后来逐渐应用在制取氮气的装置上。
到了七十年代未、八十年代初，世界各国对氮气的需求量不断增加，而变压吸附制氮技术也逐渐成熟起来，进一步推动了碳分子筛制造技术的发展。
到了一九八二年，美国和日本的氮气产量相继超过了氧气，此时，变压吸附制取的氮气已经占氮气总产量的18%左右，由于变压吸附制氮所占的市场份额越来越大，世界各主要工业国家都投入了资金研发变压吸附用碳分子筛，其中，美国、日本、德国在技术上处于领先地位。
一直到今天，世界上主要的碳分子筛生产厂家也还是分布在这些国家。
比较著名的有美国的Calgon 公司、普莱克斯公司；日本的岩谷公司、武田公司；德国的BF公司等。
其中，美系分子筛在国内所占市场份额很小，德系和日系分子筛厂家在国内都有代理公司，因而所占市场份额也是最大的。
碳分子筛的原料为椰子壳、煤炭、树脂等，第一步先经加工后粉化，然后与基料揉合，基料主要是增加强度，防止破碎粉化的材料；第二步是活化造孔，在600～1000℃温度下通入活化剂，常用的活化剂有水蒸气、二氧化碳、氧气以及它们的混合气。
它们与较为活泼的无定型碳原子进行热化学反应，以扩大比表面积逐步形成孔洞活化造孔时间从10～60min不等；第三步为孔结构调节，利用化学物质的蒸气：
下面以一粒分子筛为例，简单了解一下它的内部的孔结构：
在分子筛吸附杂质气体时，大孔和中孔只起到通道的作用，将被吸附的分子运送到微孔和亚微孔中，微孔和亚微孔才是真正起吸附作用的容积。
我们知道，利用碳分子筛变压吸附制氮是靠范德华力来分离氧气和氮气的，因此，分子筛的比表面积越大，孔径分布越均匀，并且微孔或亚微孔数量越多，吸附量就越大；同时，如果孔径能尽量小，范德华力场重叠，对低浓度物质也有更好的分离作用。
因此，在PSA制氮设备中，分子筛的性能直接关系到整套设备的产气量及能耗，所以，选择合适的吸附剂是重中之重。
瑞气空分设备有限公司从一九七九年研制PSA制氮设备开始，从来就没有停止过选择性能优异的分子筛的脚步，每当厂家有新的分子筛品种研制成功，瑞气总是第一个拿到样品并进行测试。
总的说来，分子筛按照性能差异，大至分四个阶段：
第一阶段的碳分子筛由于制造工艺的限制，孔径分布很不均匀只能制得纯度为97%、98%左右的氮气，回收率只有26%～34%，能耗较高；
第二阶段的碳分子筛性能有所提高，可以制得99.9%以上纯度的氮气，但能耗相当惊人，不具备大规模应用的条件，这个阶段的分子筛在制取97%、98%纯度氮气时，回收率达到了37%～42%，已经得到了广泛的应用。
第三阶段分子筛随着加工技术的提高，性能也取得了长足进步，能一次性制得99.99%以上纯度的氮气（如果采用瑞气的不等势交叉均压流程，能一次性制得99.999%以上纯度的氮气），在制取99.5%纯度氮气时，回收率达到了40%,比较有代表性的分子筛如德国BF-185、日本武田
3K-172、岩谷2GN-H等，都具备了这样的水准。
第三代分子筛也是目前应用最普遍的分子筛，国内大多数厂家都在选用。
令人值得自豪的是，国产分子筛近年来进步相当快，其中走在前面的有长兴科博、长兴中泰等
范德华力的含义：
范德华力之一
范德华力是存在于分子间的一种吸引力，它比化学键弱得多。
一般来说，某物质的范德华力越大，则它的熔点、沸点就越高。
对于组成和结构相似的物质，范德华力一般随着相对分子质量的增大而增强。
范德华力之二
范德华力也叫分子间力。
分子型物质能由气态转变为液态，由液态转变为固态，这说明分子间存在着相互作用力，这种作用力称为分子间力或范德华力。
分子间力有三种来源，即色散力、诱导力和取向力。
色散力是分子的瞬时偶极间的作用力，它的大小与分子的变形性等因素有关。
一般分子量愈大，分子内所含的电子数愈多，分子的变形性愈大，色散力亦愈大诱导力是分子的固有偶极与诱导偶极间的作用力，它的大小与分子的极性和变形性等有关。
取向力是分子的固有偶极间的作用力，它的大小与分子的极性和温度有关。
极性分子的偶极矩愈大，取向力愈大；温度愈高，取向力愈小。
在极性分子间有色散力，诱导力和取向力；在极性分子与非极性分子间有色散力和诱导力；在非极性分子间只有色散力。
实验证明，对大多数分子来说，色散力是主要的；只有偶极矩很大的分子(如水)，取向力才是主要的；而诱导力通常是很小的。
范德华力之三
在物质的聚集态中，分子间存在着一种较弱的吸引力，作用能的大小一般只有每摩尔几千焦至几十千焦，比化学键的键能小1～2个数量级，亦称范德华引力或范氏力。
它由三部分作用力组成：
①当极性分子相互接近时，它们的固有偶极将同极相斥而异极相吸，定向排列，产生分子间的作用力，叫做取向力。
偶极矩越大，取向力越大。
②当极性分子与非极性分子相互接近时，非极性分子在极性分子的固有偶极的作用下，发生极化，产生诱导偶极，然后诱导偶极与固有偶极相互吸引而产生分子间的作用力，叫做诱导力。
当然极性分子之间也存在诱导力。
③非极性分子之间，由于组成分子的正、负微粒不断运动，产生瞬间正、负电荷重心不重合，而出现瞬时偶极。
这种瞬时偶极之间的相互作用力，叫做色散力。
分子量越大，色散力越大。
当然在极性分子与非极性分子之间或极性分子之间也存在着色散力。
范德华引力是存在于分子间的一种不具有方向性和饱和性，作用范围在几百个皮米之间的力。
它对物质的沸点、熔点、气化热、熔化热、溶解度、表面张力、粘度等物理化学性质有决定性的影响。