變壓吸附制氮機是根據變壓吸附的原理，以高品質的碳分子篩為吸附劑，在一定的壓力下，從空氣中制取氮氣。經過純化干燥的壓縮空氣，在吸附器中進行加壓吸附、減壓脫附。由于空氣動力學效應，氧在碳分子篩微孔中擴散速率遠大于氮，氧被碳分子篩優先吸附，氮在氣相中被富集起來，形成成品氮氣。然后經減壓至常壓，吸附劑脫附所吸附的氧氣等雜質，實現再生。一般在系統中設置兩個吸附塔，一塔吸附產氮，另一塔脫附再生，通過PLC程序控制器控制氣動閥的啟閉，使兩塔交替循環，以實現連續生產高品質氮氣之目的。
整套變壓吸附制氮系統由以下部件組成：壓縮空氣凈化組件、空氣儲罐、氧氮分離裝置、氮氣緩沖罐。
空氣壓縮機提供的壓縮空氣首先通入壓縮空氣凈化組件中，壓縮空氣先由管道過濾器除去大部分的油、水、塵，再經冷凍干燥機進一步除水、精過濾器除油、除塵，并由在緊隨其后的超精過濾器進行深度凈化。根據系統工況，特別設計了一套壓縮空氣除油器，用來防止可能出現的微量油滲透，為碳分子篩提供充分保護。設計嚴謹的空氣凈化組件確保了碳分子篩的使用壽命。經本組件處理后的潔凈空氣可用于儀表空氣。
空氣儲罐的作用是：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組件，以便充分除去油水雜質，減輕后續PSA氧氮分離裝置的負荷。同時，在吸附塔進行工作切換時，它也為PSA氧氮分離裝置提供短時間內迅速升壓所需的大量壓縮空氣，使吸附塔內壓力很快上升到工作壓力，保證了設備可靠穩定的運行。
裝有專用碳分子篩的吸附塔共有A、B兩只。當潔凈的壓縮空氣進入A塔入口端經碳分子篩向出口端流動時，O2、CO2和H2O被其吸附，產品氮氣由吸附塔出口端流出。經一段時間后，A塔內的碳分子篩吸附飽和。這時，A塔自動停止吸附，壓縮空氣流入B塔進行吸氧產氮，對并A塔分子篩進行再生。分子篩的再生是通過將吸附塔迅速下降至常壓脫除已吸附的O2、CO2和H2O來實現的。兩塔交替進行吸附和再生，完成氧氮分離，連續輸出氮氣。上述過程均由可編程序控制器（PLC）來控制。當出氣端氮氣純度大小設定值時，PLC程序作用，自動放空閥門打開，將不合格氮氣自動放空，確保不合格氮氣不流向用氣點。氣體放空時利用消聲使噪聲小于75dBA。
氮氣緩沖罐用于均衡從氮氧分離系統分離出來的氮氣的壓力和純度，保證連續供給氮氣穩定。同時，在吸附塔進行工作切換后，它將本身的部分氣體回充吸附塔，一方面幫助吸附塔升壓，另外也起到保護床層的作用，在設備工作過程中起到極重要的工藝輔助作用
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