變壓吸附（Pressure  Swing  Adsorption，簡(jiǎn)稱(chēng)PSA）是一種先進(jìn)的氣體分離技術(shù)，它在當(dāng)今的現(xiàn)場(chǎng)快速供氣及對(duì)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(jìn)行調(diào)節(jié)；

?在低壓和常壓下工作，節(jié)能；

?設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)便

?微機(jī)控制，全自動(dòng)無(wú)人操作。

    吸附劑是PSA制氮設(shè)備的核心部分，通常PSA制氮設(shè)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?dú)獠荒鼙晃?；利用此特性?lái)制取氮?dú)饪焖僖步?jīng)濟(jì)！

  PSA是一種先進(jìn)的氣體分離技術(shù)，以進(jìn)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?dú)狻?/p>

  氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴(kuò)散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴(kuò)散速率較快，較多的進(jìn)入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子（N2）擴(kuò)散速率較慢，進(jìn)入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對(duì)氮和氧的這種選擇吸附性差異，導(dǎo)致短時(shí)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?dú)狻?/p>

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

 一段時(shí)間后，分子篩對(duì)氧的吸附達(dá)到平衡，根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對(duì)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(duì)氧的吸附，這一過(guò)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(dòng)PLC控制系統(tǒng)按特定可編程序嚴(yán)格控制時(shí)序，交替進(jìn)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?dú)狻?/p>

PSA碳分子篩制氮裝置中有兩個(gè)裝滿(mǎn)碳分子篩的吸附塔，潔凈、干燥的壓縮空氣進(jìn)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(duì)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?dú)庠诔隹谔幈皇占蔀楫a(chǎn)品氣，由吸附塔上端流出，進(jìn)入緩沖罐；經(jīng)一段時(shí)間后，吸附塔中被碳分子篩吸附的氧達(dá)到飽和，需進(jìn)行再生。再生是通過(guò)停止吸附步驟，降低吸附塔的壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。已完成吸附的吸附塔短期均壓后開(kāi)始降壓，脫除已吸附的氧氣、水、二氧化碳等組份，完成再生過(guò)程。兩個(gè)吸附塔交替進(jìn)行吸附和再生，從而產(chǎn)生流量和純度穩(wěn)定的產(chǎn)品氮?dú)狻芍晃剿那袚Q由PLC控制的程控閥氣動(dòng)閥自動(dòng)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(dòng)控制器、程控氣動(dòng)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(jìn)的吸附器結(jié)構(gòu)和PSA工藝流程設(shè)計(jì)；

結(jié)合德國(guó)Carbotech公司及美國(guó)APCI公司先進(jìn)的吸附器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(dāng)今氣體分離行業(yè)中處于技術(shù)水平。

b.的PSA工藝程序設(shè)計(jì)；

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

   ?開(kāi)機(jī)程序：

       制氮機(jī)開(kāi)機(jī)啟動(dòng)后進(jìn)入開(kāi)機(jī)程序。開(kāi)機(jī)程序?yàn)閮晌剿凑瘴街芷谶M(jìn)行切換，但不輸出氮?dú)庵恋獨(dú)夤に嚬?。目的是使兩吸附塔?nèi)的碳分子篩適應(yīng)吸附工況，避免開(kāi)機(jī)初始碳分子篩再生不，造成每次開(kāi)機(jī)后達(dá)到純度正常時(shí)間延長(zhǎng)并且增加碳分子篩的吸附疲勞強(qiáng)度；開(kāi)機(jī)程序時(shí)間約為6分鐘。

  ?運(yùn)行程序：

開(kāi)機(jī)程序結(jié)束后自動(dòng)進(jìn)入運(yùn)行程序。運(yùn)行程序?yàn)閮晌剿凑瘴街芷谶M(jìn)行切換，同時(shí)輸出氮?dú)庵恋獨(dú)夤に嚬?。A塔進(jìn)氣吸附輸出氮?dú)猓珺塔解吸再生；A塔吸附及B塔再生結(jié)束后，AB塔均壓；均壓后 B塔進(jìn)氣及氮?dú)饣亓骱笪捷敵龅獨(dú)猓珹塔解吸再生。運(yùn)行程序以約120s周期循環(huán)進(jìn)行

  ?關(guān)機(jī)程序：

     當(dāng)由于其他因素要求停機(jī)時(shí)，按啟動(dòng)停止按鈕自動(dòng)進(jìn)入關(guān)機(jī)程序。進(jìn)入關(guān)機(jī)程序后制氮機(jī)并非立即停止工作；首先吸附塔停止進(jìn)氣及輸出氮?dú)?；第二步A塔B塔同時(shí)放空解吸。關(guān)機(jī)程序時(shí)間為1分鐘左右；采用關(guān)機(jī)程序可避免殘留在吸附塔內(nèi)的氧氣被碳分子篩長(zhǎng)期吸附直至下次開(kāi)機(jī)，從而可降低碳分子篩的吸附疲勞強(qiáng)度延長(zhǎng)碳分子篩的使用壽命。

  c.旋風(fēng)蜂窩式氣體分布結(jié)構(gòu)及補(bǔ)償性氮?dú)夥创悼焖僭偕に?/p>

    旋風(fēng)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(shè)計(jì)的前提；采用此技術(shù)有效地避免了氣流對(duì)碳分子篩的局部沖擊，大大延長(zhǎng)了碳分子篩的使用壽命；同時(shí)避免了隧道效應(yīng)，保證氣流均勻的通過(guò)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(shè)計(jì)了氮?dú)庋a(bǔ)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(shí)間更使氮?dú)饧兌冗M(jìn)一步提高！

   d.暴風(fēng)雪式分子篩裝填工藝及可靠的自動(dòng)壓緊及風(fēng)炮補(bǔ)償壓緊方式

采用德國(guó)Carbotech公司暴風(fēng)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(duì)比見(jiàn)下表：

項(xiàng)  目   振動(dòng)式   暴風(fēng)雪式   說(shuō) 明   

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

裝填均勻度   有隧道效應(yīng)   均勻一致      

    同時(shí)再采用德國(guó)技術(shù)的自補(bǔ)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(zhǎng)了分子篩使用壽命，正常使用壽命可達(dá)5-8年；同時(shí)不用再補(bǔ)充或添加分子篩；分子篩均勻緊密，避免了隧道效應(yīng)，保證氣流均勻通過(guò)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(shí)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(jī)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(zhuān)門(mén)用于提純空氣中的氮?dú)獾奈絼肿雍Y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(duì)空氣中氮氧的分離。