變壓吸附制氮（PSA制氮機）以碳分子篩為吸附劑，利用加壓吸附，降壓解吸的原理從空氣中吸附和釋放氧氣，從而分離出氮氣的自動化設備。碳分子篩是一種以煤為主要原料，經過研磨、氧化、成型、碳化并經過特殊的孔型處理工藝加工而成的，表面和內部布滿微孔的柱形顆粒狀吸附劑，呈黑色，其孔型分布如圖１所示。
圖１ 碳分子篩的孔徑分布圖
碳分子篩的孔徑分布特性使其能夠實現O2、N2的動力學分離。這樣的孔徑分布可使不同的氣體以不同的速率擴散至分子篩的微孔之中，而不會排斥空氣中的其他氣體。變壓吸附制氮正是利用碳分子篩的選擇吸附特性，采用加壓吸附，減壓解吸的循環周期，使壓縮空氣交替進入吸附塔來實現空氣分離，從而連續產出高純度的產品氮氣。
圖２ 變壓吸附制氮工藝流程圖
圖2為低壓高純氮氣站的設計工藝簡圖。首先利用空壓機制備8~9bar壓縮空氣，經過冷干機、微熱再生吸附式干燥機干燥處理后，生成低露點的壓縮空氣，作為制氮機的原料。壓縮空氣經過制氮機的氮氧分離后，制取出純度99.9995％、露點-70℃的氮氣，并再經過二氧化碳（CO2）脫除機對但其中的CO2進行分離，確保氮氣的高品質。
變壓吸附制氮的過程是通過吸附、均壓、解析三個環節，三種過程循壞往復，兩個吸附塔交替工作，一個吸附的同時，另一個吸附塔再生，實現氮氣的持續生產。
吸附：壓縮空氣進入吸附塔，壓力上升到一定值，空氣通過吸附塔分離出氮氣；
均壓：經過吸附周期后，兩塔直接連通，單塔壓力下降，另一塔上升，使兩塔壓力平衡；
解析：將使用一部分合格氮氣對再生吸附塔塔中的氧氣等氣體直接吹除，排放到大氣中。
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