南通工業制氮裝置哪裡好

1. 工業制氮機出壓力一般多少

工業制氮機出口壓力一般是0.1~1Mpa，具體數值，看需要多大立方的制氮機以及需要純度是多少，純度一般分99%、99.9%、99.99%、99.999%

制氮機廠家選擇的方法一：根據自己的實際情況和行業要求選擇符合需求的制氮機。制氮機有很多種型號，比如冶金、金屬加工行業需要的氮氣純度達到99.999%以上，而電子行業對於氮氣的要求則是99.99%以上，因而選擇的制氮機型號和品質也大不相同，所以選擇制氮機首先要考慮行業因素。

制氮機廠家選擇的方法二：考察制氮機的製造廠，不同的制氮機製造廠生產的制氮機也不同，我們可以綜合評估製造廠的各個方面情況，來選擇制氮機。

制氮機廠家選擇的方法三：評估制氮機的生產指標，有些制氮機在生產的時候各項指標都不夠明確，所以我們要特別注意，而各項指標都是合格並且優秀的制氮機，品質不會太差，我們可以選擇。

制氮機廠家選擇的方法四：通過制氮機的性質來判斷制氮機的好壞，比如制氮機的制氮量和制氮速度，其操作系統是否順暢，其製作材質是否防腐蝕，其漏氣率等都可以判斷制氮機的好壞。

2. 工業制氮機哪個品牌好

制氮機基本上水平相差不大，主要看使用的配件品牌，還有就是制氮機的後期保養和維修，國內比較老的工業制氮機廠家有個瑞氣設備始於1979年，西梅卡1995年，補充下國外的制氮機比國內的技術高很多~不過價格及維護成本也提高不少~

3. 拜託!工業制氮的具體方法

分類: 教育/科學 >> 科學技術 >> 工程技術科學
問題描述:

工業上製造氮氣有哪些方法呢?請盡量列舉,並告訴我具體方法.

解析:

磁性材料生產企業如何選擇供氮方式

黃落星

（江陰市長江氣體分離設備有限公司，江蘇江陰 214401）

1 序言

磁性材料中高性能MnZn鐵氧體（高μi和功率鐵氧體）的燒結和NdFeB等稀土永磁合金生產中的細粉碎工序都需要高純氮氣進行保護，以防止磁體（粉）在工藝過程中的氧化。

眾所周知，MnZn鐵氧體是由Fe、Mn、Zn的氧化物在高溫燒結時產生固相反應生成的。Mn、Fe極易變價，在不同的溫度和氣氛（氧分壓）條件下，Mn、Fe的價態是不同的，要使MnZn鐵氧體達到所要求的磁性能，必須保證其中各金屬離子處於特定的價態和適宜的晶體結構，除有合適的配方外，關鍵是應在平衡氣氛條件下進行燒結，而保護氣體則是實施平衡氣氛燒結的基本物質條件之一。氮窯清洗倉的氮中氧含量希望在50×10－6以下，故要求氮氣的純度在99．995％以上，且對雜質氣（O2、H2）的量有較嚴格的限制：一條年產1000噸左右的MnZn鐵氧體生產線，一般氮耗量在100～120Nm3／h。

NdFeB等稀土永磁合金中的稀土金屬即使是在常溫條件下，也很易氧化而導致稀土永磁合金性能降低，過量氧化將使合金性能大為惡化。因為1份氧能使6份（重量）的稀土元素氧化而失去作用。以NdFeB為例，要製得N45的磁體必須保證其生產工藝環境中的氧含量≤0．01％，最終產品中的氧含量為0．09±0．02％（質量分數）〔1〕。若用氮氣作為工藝環境氣體其氮氣純度必須在99．99％以上。

目前國內外大規模工業化生產稀土永磁合金的制（細）粉工序都採用一種名為「氮氣流磨」的設備，它是利用高速氮氣流帶動物料相互碰撞而達到研磨效果的，製得的粉料粒徑要求在3～5μm，有很大的表面積，極易氧化，故氮氣必須是高純級，對O2、H2等雜質氣量也有嚴格要求。年生產100噸左右的NdFeB生產線通常要消耗60Nm3／h左右的高純氮氣。

2 磁性材料生產用氮氣的技術要求

從使用著眼，氮氣有四個基本參數需要注意，即純度、流量、露點和壓力，參數值因用途不同而異，供需雙方為取得共識，有必要先簡單介紹一下四個技術參數的概念。

2．1 純度

純度是氮氣的一個重要技術參數，按國標氮氣的純度分為工業用氮氣、純氮和高純氮三級，它們的純度分別為99．5％（O2≤0．5％），99．99％（O2≤0．01％）和99．999％（O2≤0．001％）。

2．2 流量

它是指氣體流動過程中，單位時間內通過任一截面的氣體量。流量有兩種方式來表示，即體積流量和質量流量。前者指通過管路任一截面的氣體體積，後者為通過的氣體質量，在氣體工業中一般均採用體積流量以m3／h（或L／h）為度量單位。因氣體體積與溫度、壓力和濕度有關，為便於比較通常所說的體積流量是指標准狀態（溫度為20℃，壓力為0．101MPa，相對濕度為65％）而言，此時的流量以Nm3／h為單位，「N」即表示標准狀態。

2．3 壓力

壓力有表壓和絕對壓力之分，工程上把大於大氣壓力並以大氣壓力為起點（零點）來表示的壓力稱為「表壓」，把壓力為零時稱為「絕對壓力」，在氣體行業中，若無特殊說明其壓力均指表壓，其單位為MPa，在許多計算中，常要用「絕對壓力」，它們之間有如下關系：

絕對壓力＝表壓＋大氣壓力

2．4 露點

它是指氣體中的水份從未飽和水蒸氣變成飽和水蒸氣的溫度。當未飽和水蒸氣變成飽和水蒸氣時，有極細的露珠出現，出現露珠時的溫度叫做「露點」，它表徵氣體中的含水量，露點越低，表示氣體中的含水量越少，氣體越乾燥。露點和壓力有關，因此又有大氣壓露點（常壓露點）和壓力下露點之分。大氣壓露點是指在大氣壓力下水份的凝結溫度，而壓力下露點是指該壓力下的水份凝結溫度，兩者有換算關系（可查換算表），如壓力0．7MPa時壓力露點為5℃，則相應的大氣壓（0．101MPa）露點則為－20℃。在氣體行業中，若無特殊說明，所指的露點均為大氣壓露點。

上面簡介了氣體幾個參數的意義，磁性材料用氮氣可根據其工藝要求，提出參數的具體指標：

（1）氮氣流量。流量的確定主要依據是用氮設備的類型、設備數量和生產工藝。以MnZn鐵氧體燒結用氮窯為例，長窯和短窯，單板窯和雙板窯，進行緻密化燒結和不進行緻密化燒結，調窯水平不同等用氣量都有較大差別。此外，在確定氮氣用量時，還應留有適當餘量。

（2）氮氣純度。依據生產工藝確定，對於磁性材料一般都要求高純氮——純度≥99.995% ，O2和H2含量在一定范圍。

（3）壓力。依據設備和工藝來確定其氮氣的最低壓力值，然後利用調壓閥調節到工藝所需壓力。

（4）露點。水氣也是一種氧化性氣體，當然應有限制。對於磁性材料用氮而言，通常只要露點≤－60℃，即氮中水份含量≤10．7×10－6就可滿足工藝要求。

3 高純氮源

能滿足磁性材料使用的高純氮源有以下三類可供選擇：

3．1 瓶裝氮氣

鋼瓶容積為40L，額定充壓15MPa，足額貯氣6m3，根據用戶需求不同，瓶裝氮氣的純度有99．5％，99．99％和99．999％之分，磁性材料用氮其純度為≥99．995％，它是深冷空分之產品，通過膜壓機灌充而得。按規定氮氣鋼瓶外塗黑色漆並有黃色漆字「氮」標識，另外有標牌標明其「純度」及檢驗合格等。由於各地的供求情況不同，瓶裝高純氮氣的價格有很大差異，從18～90元／瓶不等，即氮氣價為3～15元／m3。

3．2 液氮

液氮是深冷空分制氮的產物，在標准狀態下，1m3液氮可氣化為643m3的氮氣，但使用時的實際利用率一般在95％上下，即1m3液氮能實際利用的氮氣約為610m3左右，目前市場液氮價格平均為1000元／m3左右，則氮氣單價為1．67元／m3。

使用液氮時，用戶必須配備液氮貯罐與流量相應的氣化器及與壓力相應的調壓閥等。液氮純度高，質量穩定，供應一般有保證，使用方便。

3．3 現場制氮

現場制氮是指氮氣用戶自購制氮設備制氮，目前國內外，工業規模製氮有三類：即深冷空分制氮、變壓吸附制氮和膜分離制氮。

3．3．1 深冷空分制氮

它是一種傳統的空分技術，已有九十餘年的歷史，它的特點是產氣量大，產品氮純度高，無須再純化便可直接應用於磁性材料，但它工藝流程復雜，佔地面積大，基建費用高，需專門的維修力量，操作人員較多，產氣慢（18～24h），它適宜於大規模工業制氮，氮氣成本在0．7元／m3左右。

3．3．2 變壓吸附制氮與氮氣純化裝置相組合

變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA）氣體分離技術是非低溫氣體分離技術的重要分支，是人們長期來努力尋找比深冷法更簡單的空分方法的結果。七十年代西德埃森礦業公司成功開發了碳分子篩，為PSA空分制氮工業化鋪平了道路。三十年來該技術發展很快，技術日趨成熟，在中小型制氮領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，減壓解吸並使分子篩再生）而在常溫使氧和氮分離製取氮氣。

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，設備緊湊，佔地面積小，開停方便，啟動迅速，產氣快（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，產品氮純度可在一定范圍內調節，產氮量≤2000Nm3／h。但到目前為止，除美國空氣用品公司用PSA制氮技術，無須後級純化能工業化生產純度≥99．999％的高純氮外（進口價格很高），國內外同行目前一般用PSA制氮技術只能製取氮氣純度為99．9％的普氮（即O2≤0．1％），個別企業可製取99．99％的純氮（O2≤0．01％），純度更高從PSA制氮技術上是可能的，但製作成本太高，用戶也很難接受，所以用非低溫制氮技術製取高純氮還必須加後級純化裝置。氮氣純化方法（工業規模）目前有三種：

（1）加氫除氧法。在催化劑作用下，普氮中殘余氧和加入的氫發生化學反應生成水，其反應式：2H2＋O2＝2H2O，再通過後級乾燥除去水份，而獲得下列主要成份的高純氮：N2≥99．999 ％，O2≤5×10－6，H2≤1500×10－6，H2O≤10．7×10－6。制氮成本在0．5元／m3左右。

（2）加氫除氧、除氫法。此法分三級，第一級加氫除氧，第二級除氫，第三級除水，獲得下列組成的高純氮：N2≥99．999％，O2≤5×10－6，H2≤5×10－6，H2O≤10．7×10－6。制氮成本在0．6元／m3左右。

（3）碳脫氧法。在碳載型催化劑作用下（在一定溫度下），普氮中之殘氧和催化劑本身提供的碳發生反應，生成CO2。反應式：C＋O2＝CO2。再經過後級除CO2和H2O獲得下列組成的高純氮氣：N2≥99．999％，O2≤5×10－6，CO2≤5×10－6，H2O≤10．7×10－6。制氮成本在0．6元／m3左右。

上述三種氮氣純化方法中，方法（1）因成品氮中H2量過高滿足不了磁性材料的要求，故不採用；方法（2）成品氮純度符合磁性材料用戶的要求，但需氫源，而且氫氣在運輸、貯存、使用中都存在不安全因素；方法（3）成品氮的質量完全可滿足磁性材料的用氣要求，工藝中不使用H2，無加氫法帶來的問題，氮中無H2且成品氮的質量不受普氮波動的影響，故和其他氮氣純法相比，氮氣質量更加穩定，是最適合磁性材料行業中一種氮氣純化方法。

3．3．3 膜分離空分制氮與氮純化裝置相組合

膜分離空分制氮也是非低溫制氮技術的新的分支，是80年代國外迅速發展起來的一種新的制氮方法，在國內推廣應用還是近幾年的事。

膜分離制氮是以空氣為原料，在一定的壓力下，利用氧和氮在中空纖維膜中的不同滲透速率來使氧、氮分離製取氮氣。它與上述兩種制氮方法相比，具有設備結構更簡單、體積更小、無切換閥門、操作維護也更為簡便、產氣更快（3min以內）、增容更方便等特點，但中空纖維膜對壓縮空氣清潔度要求更嚴，膜易老化而失效，難以修復，需要換新膜，膜分離制氮比較適合氮氣純度要求在≤98％左右的中小型用戶，此時具有最佳功能價格比；當要求氮氣純度高於98％時，它與同規格的變壓吸附制氮裝置相比，價格要高出30％左右，故由膜分離制氮和氮純化裝置相組合製取高純氮時，普氮純度一般為98％，因而會增加純化裝置的製作成本和運行成本。

除上述三種高純氮現場制氣方法外，近年來又出現了一種租賃供氮方式即由用戶租賃制氮設備現場制氣或由制氮設備生產企業在氮氣使用現場制氮，用戶買氣，按量付款。因供氣量多少不同，價格在1．0～1．4元／m3左右。雖然單位制氮成本比自購設備現場制氮要高，但一次性投資少，使用方便，用戶無風險，但此種方式適宜於用氣量較大的場合，否則，租賃費用會增加。各種高純氮源氮氣單價匯總如表1。

4 供氮方式的選擇

上述幾種高純氮源從氮氣質量上來講，均可滿足磁性材料的用氣要求，但在氮氣成本上差異較大，用氣量愈大，差異愈顯著。企業選擇何種供氮方式，應在充分了解各供氣方式特點的基礎上，根據本企業的產品、生產工藝、生產規模、用氣設備類型、數量、資金狀況、發展規劃等綜合考慮供氮方式和供氮規模。

4．1 NdFeB生產線

NdFeB生產線主要用氮設備為「氣流磨」，根據生產規模來決定「氣流磨」的類型和數量，氮氣用量就依此而定了下來，目前國內生產企業除極少數生產規模很小，而採用瓶裝氮外，其他各企業有的採用液氮，有的採用PSA現場制氮。

4．2 MnZn鐵氧體生產線

4．2．1 真空氣氛爐

以真空氣氛爐為燒結設備的，因真空氣氛爐是間歇式作業，一般以24h為一生產周期，單台用氣量不大，且非連續均衡用氣而是相對集中，短時內用氣量較多，這類企業往往生產規模都不大，幾乎全都採用瓶裝氮氣，使用靈活、方便。雖然氮氣單價在各種供氮方式中是最高的，但因總用氣量有限，故經濟上尚能承受。

4．2．2 氮窯

以氮窯為燒結設備的，因氮窯是連續作業的設備，用氣量較多，而且從趨勢來看，各企業新置氮窯正向長窯和長雙板窯方向發展，單台用氣量一般在30～50Nm3／h。氮窯的燒結的工藝特點決定了供氣的連續性，氮氣的高純性，氮量的匹配性和氮氣純度、流量、壓力的穩定性和用氮氣要低成本，這是氮窯供氣的基本要求，顯然使用瓶裝氮氣已不適宜。目前國內企業採用的供氮方式主要有兩種，即液氮和現場制氮。

（1）液氮。使用液氮者，在企業建立之時，一般生產規模都不大，通常只有一兩條窯，雖然知道現場制氮的成本最低，但由於資金或是考慮到以後的發展等原因，大都決定是先採用液氮，以後視企業情況而定。一旦企業擴能或資金情況允許，從降低生產成本著眼，大都會改用現場制氮方式，但企業若資金允許而近兩年內又無擴能計劃，筆者認為單台窯用氣量超過30Nm3／h，還是自購PSA制氮設備制氮為佳。因與使用液氮相比，30Nm3／h制氮機組年氮費可節省約24萬元，設備總投入在40萬元左右，一年半左右可收回設備投資，PSA制氮機壽命可達10年，10年內可省氮費200萬元。

（2）現場制氮。自購設備現場製取高純氮，雖然一次性投資較大，但運行成本較低（0．7元／m3以內）。它與採用液氮相比，相同的用氣量，每年節約的費用可在一年半以內收回設備全部投資。現場制氮的三種技術——深冷空分制氮、PSA制氮和膜分離制氮各有特點，且在不同產氮量及氮氣純度范圍各有優勢，已有文章〔2〕專門對三者進行了投資價值分析，結論是氮氣純度為99．99％以上，產氮量在500Nm3／h以內，PSA制氮（加純化）可以與深冷空分競爭。

目前國內磁性材料（MnZn鐵氧體）生產企業採用現場制氮又有兩種方式即深冷空分制氮和PSA制氮（加純化）。

①深冷空分制氮。這類企業建立於90年代前，建立時就有相當規模，從經濟角度來看不宜採用液氮，而當時深冷空分制氮又是國內唯一的工業化制氮技術，加之資金條件能允許，故採用了深冷空分制氮。限於當時的生產規模，制氮設備的產氮量均在200Nm3／h以下。設備能耗高，故障率高，要定期大修。進入90年代中期，由於新的制氮技術——PSA制氮在國內迅速發展和推廣應用，它顯示了許多獨特的優點，故愈來愈受到中小型氮氣用戶的歡迎。

②PSA制氮。PSA制氮和氮氣純化相組合製取高純氮採用的是下面的工藝流程和設備配置：

液氮貯罐是任何磁性材料企業現場制氮都必須配備的，它的作用是在設備正常維護（如空壓機換油和空氣凈化設備的濾芯清洗或更換）時的短時停機或設備偶發故障的停機維修時保證供氣的連續性的備用措施。此工藝製取的高純氮氣質量完全可與液氮相比。配備了液氮貯罐，用戶已無供氣的後顧之憂，實踐也充分證明了這點。江陰市長江氣體分離設備有限公司自1997年以來已有四套PSA高純制氮機組一直在浙江、江西、山東等四家MnZn鐵氧體生產企業使用，設備運行良好，技術成熟，質量穩定，完全可滿足高檔磁芯的生產要求；這四家企業中原有三家是使用液氮，一家是使用深冷空分，因故障頻發，難以修復，而改用了長江制氮設備都取得了顯著的效益。

企業一旦決定採用現場制氮，應明確技術要求，對供應商進行考察和全面評估，擇優而廉者選之。

5 結論

（1）明確對氮源的要求是選擇供氮方式的前提。

（2）熟悉各種氮源的特點是選擇供氮方式的基礎。

（3）用氮量在30Nm3／h以上時，選擇現場制氮比較經濟，用氣量越大，效益越顯著。

（4）用氮量在500Nm3／h以下時，PSA高純制氮機組現場是最佳選擇。

參考文獻：

[1] 楊達起等.第四屆全國磁性材料與器件應用技術交流會論文集.1999.77.

[2] 鄭林強.機械工業氣體分離設備科技信息變壓吸附分網第二次全網大暨學術交流會論文集.1999.19.

4. 工業如何製作氮氣

工業制氨氣的方法：

一、布朗的三塔三廢鍋氨合成圈

布朗三塔三廢鍋氨合成圈由3個合成塔和3個廢鍋組成。塔內有催化劑筐，氣體由外殼與筐體的間隙從底部向上流過，再由上向下軸向流過催化劑床。

三塔催化劑裝填量比二塔多，最終出口氨含量可以從16.5%提高到21%以上，減少了循環氣量，節省了循環壓縮功。合成塔控制系統非常簡單，各塔設有旁路用閥門調節氣體入塔溫度。

二、伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈

伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈採用兩個較小的合成塔，3個催化劑床，兩塔塔後各連一個廢鍋。這種結構使反應溫度分布十分接近最優的反應溫度，氣體的循環量和壓降小，投資和能耗節省，副產高壓蒸汽多。

三、托普索兩塔三床兩廢鍋氨合成圈

托普索S-250系統採用無下部換熱的S-200合成塔和S-50合成塔組成。還包括：廢鍋和鍋爐給水換熱器回收廢熱；合成塔進出氣換熱器，水冷器，氨冷器和冷交換器，氨分離器及新鮮氣氨冷器等。

合成塔為徑向流動催化劑床，採用1.5mm～3mm小催化劑，壓降為0.3MPa。由S-200型塔出來的合成氣，經廢熱鍋爐回收熱量，並保證入S-50型塔的合適溫度，以提高單程合成率。

四、工業天然氣制氨

天然氣先經脫硫，然後通過二次轉化，再分別經過一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮氫混合氣，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳約0.1%～0.3%（體積）。

經甲烷化作用除去後，製得氫氮摩爾比為3的純凈氣，經壓縮機壓縮而進入氨合成迴路，製得產品氨。以石腦油為原料的合成氨生產流程與此流程相似。

五、工業重質油制氨

重質油包括各種深度加工所得的渣油，可用部分氧化法製得合成氨原料氣，生產過程比天然氣蒸氣轉化法簡單，但需要有空氣分離裝置。空氣分離裝置製得的氧用於重質油氣化，氮作為氨合成原料外，液態氮還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑。

參考資料來源：

網路—氨氣

網路—氨氣製法

5. 選擇好的制氮機要注意哪些

從細節掌握psa制氮機選型的大方向
變壓吸附制氮機（Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA制氮機）是一種採用碳分子篩作為吸附劑的先進氣體分離技術，它在當今世界的現場供氣方面具有不可替代的地位，普遍應用於各行各業，在現有幾百家制氮企業當中，客戶該如何選用一台性能完好的制氮機，是許多客戶面臨首選難題，對於一台制氮機的選型涉及問題較多，但只要我們仔細分析、比較、把握重點，就可以得到滿意結果。
首先，在確定具體型號規格前（即每小時產氮量、氮氣純度、出口壓力、露點），應著重對制氮機的性能和特點作全面的比較分析，同時要針對自己現有環境條件，作出正確的選擇。
第一、從以下幾個方面對制氮機進行比較和分析：
a) 整套系統設計的合理性；
b) 碳分子篩裝填技術及壓緊方式；
c) 控制閥門的使用壽命；
d) 研究開發，製造經驗、用戶業績；
第二、影響制氮機成本的因素：
1) 整套系統一次性投資；
2) 分子篩使用壽命；
3) 使用過程中所需的配件壽命及費用；
4) 操作維護、保養費用及電、水、壓縮空氣耗用量；
第三、影響制氮機穩定性因素：
制氮機是涉及機、電、儀表集一體高科技術產品，在長期使用中設備的穩定尤其重要。我們從制氮機的組成不難看出，影響穩定性有以下兩點：
1、 控制閥門：
對於變壓吸附制氮機來講，閥門必須具有以下幾點性能：
a)材質性能好，絕對不漏氣；
b)在接受控制信號的0.02秒內完成開或關動作；
c)能承受頻繁的開、關，保證足夠長的使用壽命；
1.1、閥門故障根源
正常的使用情況下，每隻程式控制閥門在每一個周期（120秒左右）必須開關一次，按制氮機每年300個工作日計算，每天24小時連續動行，吸附與解吸周期為4分鍾計，那麼每隻閥門每年需要開、關20多萬次。而只要其中一隻閥門出現故障都會影響整台設備正常。所以閥門連續使用壽命是制氮機穩定可靠的最重要一環節。
2、碳分子篩是變壓附制氮機核心：
2.1、碳分子篩性能指標：
a.硬度
b.產氮量（Nm3/T-h）
c.回收率（N2/Air）%
d.填裝密度
以上指標碳分子篩生產廠家均已在出廠時註明，但只能作為參考數據，如何使碳分子篩發揮最大效能，這跟每個制氮廠家的工藝流程以及吸附塔高徑比有著直接的關系，同時保證分子篩的使用壽命就很有講究：
2.2、 碳分子篩裝填技術：
碳分子篩裝入吸附塔時必須具備專門的填裝技術，否則極易粉化並導致失效，從工藝流程我們可以發現，當壓縮空氣高速從吸附塔底部進入時，如果沒有特殊的氣體分布器，分子篩受到氣流的強力沖擊、摩擦，容易造成分子篩的粉化。另外分子篩填入吸附塔內是不可能絕對緊密，在使用一段時間後，分子篩之間的空隙在減小，慢慢下沉，如果沒有分子篩自動填補裝置和壓緊裝置，吸附塔上部就會出現明顯空間。當壓縮空氣進入吸附塔下部時，分子篩就會在氣流的沖擊作用力下，在短時間內發生快速的位移，導致分子篩互相碰撞、摩擦並與吸附塔壁發生撞擊，這樣就容易使分子篩粉化失效。
2.3、空氣中油、水對分子篩的影響：
由於空氣含一定水和油蒸汽，經過壓縮機後，如果不經嚴格空氣凈化處理，油蒸汽容易被碳分子篩所吸附，並難以脫附，填塞分子篩孔徑，導致分子篩「中毒」失效。所以在壓縮空氣進入吸附塔前設置嚴格空氣凈化裝置，是保證分子篩使用壽命必不可少的一環。水對分子篩來講雖然不是致命的，但會使分子篩吸附「負荷」增加，即影響其吸附O2、CO2之能力，因此壓縮空氣乾燥除水，是提高分子篩吸附能力和穩定不可忽視的問題。
3、方案剖析
針對以上各種難題薩普做了專項研發，為此對整套制氮系統做了精心的設計和布置，整套制氮裝置包含以下幾部分。
3.1系統流程圖

3.1.1空壓機
空壓機是提供氣源的主要部分，經過壓縮的空氣首先通入壓縮空氣凈化組件除水、除油後進入空氣凈化組件
3.1.2空氣凈化裝置
空氣凈化組件由高效過濾器、冷凍乾燥機、精過濾器、超精過濾器、催化劑除油器等組成，壓縮空氣進入管道過濾器除去＞1μm的微粒及大部分的水，保障冷凍乾燥機和後級過濾器的正常使用，經冷凍乾燥機使之強製冷卻到5℃左右，使空氣中的水汽凝結成水，通過分水過濾器分離並過濾後，由排污閥排出，使壓縮空氣露點達到-10℃，經精過濾器過濾＞0.01μm的微粒及油水，再進入超精過濾器過濾油、水;過濾精度＞0.001μm,經除油器中的活性碳吸附殘余的微量的油霧，得到潔凈的壓縮空氣通過管道進入氮氧分離系統,保證分子使用長壽。
3.1.3空氣儲氣罐組件
空氣儲氣罐其作用是保證系統的平穩用氣，降低氣流脈動 ，起緩沖作用，從而減小系統壓力波動，使壓縮空氣平穩地通過壓縮空氣凈化系統，以便充分除去油水雜質，減輕後續PSA氧氮分離裝置的負荷。同時，在氧氮分離系統進行周期工作切換時，也為氧氮分離系統提供短時間內迅速升壓所需的大量壓縮空氣，從而使吸附塔內的吸附壓力很快上升到工作壓力，保證了設備穩定運行。
3.1.4氧氮分離系統
氧氮分離系統是制氮機的核心部分，由兩只吸附塔、壓縮裝置、程式控制閥、等部件組成，我院採用高品質的進口閥門，無泄漏使用壽命長達300萬次以上，為整套裝置提供了可靠的性能保障。
3.1.5氮氣緩沖罐
氮氣緩沖罐主要是由緩沖罐、粉塵過濾器、流量計、調壓閥、節流閥等組成，以用戶現場提供穩定的氮氣源。總結：通過以上的方案剖析，我們可以對制氮機結構及組成有了一定的認識和理解，但對於不同的環境工況以及不同的工藝使用條件，設備在配置會有一定的選擇性。

6. PSA制氮機的比較

隨著工業的迅速發展，氮氣在化工、電子、冶金、食品、機械等領域獲得了廣泛的應用，我國對氮氣的需求量每年以大於8%的速度增加。 氮氣的化學性質不活潑，在尋常的狀態下表現為很大的惰性，不易與其他物質發生化學反應。因此，氮氣在冶金工業、電子工業、化工工業中廣泛的用來作為保護氣和密封氣，一般保護氣的純度要求為99.99%，有的要求99.998%以上的高純氮。液氮是一個較方便的冷源，在食品工業、醫療事業以及畜牧業的精液貯藏等方面得到越來越普遍的應用。在化肥工業生產合成氨時，合成氨的原料氣—氫、氮混合氣若用純液氮洗滌精製，可使惰**氣體的含量極微小，一氧化硫和氧的含量不超過20ppm。
純凈的氮氣無法從自然界直接汲取，主要採用空氣分離法。空氣分離法中包括：深冷法、變壓吸附法(PSA)、膜分離法。
二、PSA制氮機的工藝流程和設備簡介
1、工藝流程簡介
空氣經空氣過濾器清除灰塵和機械雜質後進入空氣壓縮機，壓縮至所需壓力，經嚴格的除油、除水、除塵凈化處理，輸出潔凈的壓縮空氣，目的是確保吸附塔內分子篩的使用壽命。裝有碳分子篩的吸附塔共有二個，一個塔工作時，另一個塔則減壓脫附。潔凈空氣進入工作吸附塔，經過分子篩時氧、二氧化碳和水被其吸附，流至出口端的氣體便是氮氣及微量的氬和氧。另一塔（脫附塔）使已吸附的氧氣、二氧化碳和水從分子篩微孔中脫離排至大氣中。這樣兩塔輪流進行，完成氮氧分離，連續輸出氮氣，見圖-2。變壓(_bian4 ya1)吸附製取的氮氣純度為95%-99.9%，假如需要更高純度的氮氣需增加氮氣凈化設備。變壓吸附制氮機輸出的95%-99.9%氮氣進入氮氣凈化設備，同時通過一流量計添加適量的氫氣，在凈化設備的除氧塔中氫和氮氣中的微量氧進行催化反應，以除去氧然後經水冷凝器冷卻，汽水分離器除水，再通過乾燥器深度乾燥（兩個吸附乾燥塔交替使用：一個吸附乾燥除水，另一個加熱脫附排水），得到高純氮氣，此時的氮氣純度可達99.9995%，見圖-3。目前海內變壓吸附制氮最大的生產能力為3000m3n/h。
三、深冷制氮的工藝流程和設備簡介
1、深冷制氮的典型工藝流程：
整個流程由空氣壓縮及凈化、空氣分離、液氮汽化組成。
⑴ 空氣壓縮及凈化
空氣經空氣過濾器清除灰塵和機械雜質後進入空氣壓縮機，壓縮至所需壓力，然後送入空氣冷卻器，降低空氣溫度。再進入空氣乾燥凈化器，除去空氣中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氫化合物。
⑵ 空氣分離：
凈化後的空氣進入空分塔中的主換熱器，被返流氣體（產品氮氣、廢氣）冷卻至飽和溫度，送入精餾塔底部，在塔頂部得到氮氣，液空經節流後送入冷凝蒸發器蒸發，同時冷凝由精餾塔送來的部分氮氣，冷凝後的液氮一部分作為精餾塔的迴流液，另一部分作為液氮產品出空分塔。
由冷凝蒸發器出來的廢氣經主換熱器復熱到約130K進膨脹機膨脹製冷為空分塔提供冷量，膨脹後的氣體一部分作為分子篩的再生和吹冷用，然後經消音器排入大氣。
⑶ 液氮汽化
由空分塔出來的液氮進液氮貯槽貯存，當空分設備檢修時，貯槽內的液氮進入汽化器被加熱後，送入產品氮氣管道。
深冷制氮可製取純度≧99.999%的氮氣。
四、深冷制氮與變壓吸附制氮的技術經濟比較
1、流程比較
從以上的論述中我們可以發現：變壓吸附制氮流程簡朴，設備數量少，主要設備僅有空壓機、空氣乾燥器、吸附制氮機和儲氣罐等。而深冷制氮流程復雜，設備數量多，主要設備有空壓機、空冷器、空氣凈化乾燥器、換熱器、膨脹機和精流塔等。
制氮機
2、產品種類和純度比較
深冷制氮不僅可以生產氮氣而且可以生產液氮，滿意需要液氮的工藝要求，並且可在液氮貯槽內貯存，當出現氮氣間斷負荷或空分設備小修時，貯槽內的液氮進入汽化器被加熱後，送入產品氮氣管道滿意工藝裝置對氮氣的需求。深冷制氮的運轉周期（指兩次大加溫之間的間隔期）一般為1年以上，因此，深冷制氮一般不考慮備用。而變壓吸附制氮只能生產氮氣，無備用手段，單套設備不能保證連續長周期運行。
深冷制氮可製取純度≧99.999%的氮氣。氮氣純度受到(de dan qi _dan qi chun shou )氮氣負荷、塔板數量、塔板效率和液空中氧純度等的限制，調節范圍很小。因此，對於一套深冷制氮設備其產品純度基本是一定的，不便調節。變壓吸附制氮製取的氮氣純度一般在95%-99.9%范圍內，假如需要更高純度的氮氣需增加氮氣凈化設備。氮氣純度只受產品氮氣負荷的影響，在其他條件不變情況下，氮氣排出量越大，氮氣的純度就越低；反之則越高。因此，對於一套變壓吸附制氮設備只要負荷答應其產品純度可以在90-99.9%之間任意調節。
3、運行控制比較
深冷法由於是在極低溫度下進行的，設備在投入正常運行之前，必須有一個預冷啟動過程，啟動時間即從膨脹機啟動至氮氣純度達到要求的時間一般不小於12h；設備在進入大修之前，必須有一段加溫解凍的時間，一般為24h。因此，深冷法制氮設備不宜常常起、停，宜長時間連續運行。變壓吸附法啟動時，只要按一下按鈕，啟動30分鍾內便可以獲得合格的氮氣產品，假如需要高純的氮氣，那麼經過氮氣凈化裝置，大約再用30分鍾便可獲得99.99%-99.9999%的高純氮氣。停機時也只需按一下按鈕便可。因此，變壓吸附制氮特殊適用於間斷運行的情況。
現在深冷法制氮一般均採用先進的DCS（或PLC）計算機控制技術，實現中控、機旁、就地一體化的控制，可有效的監控整套設備的生產過程。變壓吸附制氮採用智能化全自動控制，按鈕即可進行氮氣生產，無需專人治理。
五、結論
對於石油化工裝置，所需氮氣純度大多為99.9%，從以上對深冷制氮和變壓吸附制氮的簡介及比較中，我們可以得出以下結論：
a)當氮氣連續負荷大於600 m3n/h，間斷負荷用量不太大，可以通過液氮汽化滿意要求時，應採用深冷制氮。
b)當氮氣連續負荷大於600 m3n/h，間斷負荷用量大，液氮汽化已不能滿意其用量時，可採用以深冷制氮為主，變壓吸附間斷供氣的方式。
c)當氮氣連續負荷小於600 m3n/h，可採用變壓吸附制氮。
d)變壓吸附制氮特殊適用於氮氣負荷小於3000 m3n/h，氮氣純度為95%，並且是間斷運行工況。
e)當工藝裝置需要液氮時，除非有外部供給液氮的可能，否則均應採用深冷制氮。