【壓縮機網(wǎng)】熱處理加工主要包含了光亮淬火、光亮退火、光亮回火、連鑄、連軋、鋼帶；鋁帶、鋁薄軋等保護加熱，防止產(chǎn)品的氧化、脫碳等工藝，而氮氣作為很好的惰性保護氣體，在熱處理加工中的得到廣泛應(yīng)用。真空熱處理：氮氣作為冷卻介質(zhì)進行充氮加壓油淬時，調(diào)節(jié)氮氣壓力，提高鋼件的淬硬性，保護真空爐的電熱元件；可控氣氛：氮氣作為稀釋氣，能夠減少原料氣的消耗，減少碳黑的形成；滲碳滲氮：氮氣可用于進行滲碳后的防氧化冷卻，降低鋼件的內(nèi)氧化程度，提高爐氣分解率和零件的疲勞強度和破斷抗力；保護氣、安全氣：爐內(nèi)吹洗、排氣，爐門的氣簾密封；停氣斷電時，可將氮氣送入爐內(nèi)，防止爐氣爆炸。

　　因此，對于熱處理企業(yè)來說，通過壓縮空氣來制取氮氣，已成為企業(yè)降本增效的一種有效途徑。本文主要闡述了PSA變壓吸附式制氮機如何通過壓縮空氣來制取氮氣。

　　一、變壓吸附（PSA）制氮設(shè)備工作原理

　　PSA(Pressure Swing Absorption）空分制氮設(shè)備，是以壓縮空氣為原料，在一定壓力下，根據(jù)動力學(xué)原理，碳分子篩是由硬煤磨細后，經(jīng)一系列成型燒結(jié)所得，活化成型后碳分子篩的晶粒體分布著無數(shù)微孔孔穴。碳分子篩屬于速度分離型吸附劑，氮、氧分子在碳分子篩表面微孔上的擴散速率不同。直徑較小的氧分子擴散較快，較多的進入分子篩固相中被優(yōu)先吸附，直徑較大的氮分子擴散速率較慢，進入分子篩固相較少。氮從非吸附相中得到，在氣相中得到氮氣的富集成分，利用碳分子篩對氧和氮在某一時間內(nèi)吸附量差別的這一特性達到氮氧分離。碳分子篩對氧的平衡吸附量隨吸附壓力升高而增加，隨著壓力的降低而減少，即所謂的變壓吸附。吸附時，空氣的壓力應(yīng)控制在適宜的壓力范圍內(nèi)，以得到較佳的吸附效果。當進入碳分子篩床層的空氣壓力降低至常壓0.1MPa時，碳分子篩微孔中吸附的氧分子被釋放出來，即所謂常壓解析。

　　二、變壓吸附（PSA）制氮設(shè)備工藝流程介紹

　　1.變壓吸附附氮設(shè)備系統(tǒng)組成

　　變壓吸附制氮系統(tǒng)由空壓機、壓縮空氣預(yù)處理系統(tǒng)、變壓吸附制氮組成，如下圖。

　?。?）空氣壓縮機常見為螺桿式空氣壓縮機，是制氮系統(tǒng)的核心關(guān)鍵設(shè)備，提供足夠的氣量和相對穩(wěn)定的輸入壓力0.7-0.8MPa的原料氣體。變壓吸附（PSA）中碳分子篩對壓縮空氣具有一定品質(zhì)要求。變壓吸附制氮設(shè)備前的空氣預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計，主要是基于碳分子篩對空氣選擇性吸附的要求，碳分子篩對壓縮空氣預(yù)處理系統(tǒng)工況要求如下：

　　（2）冷干機、吸干機是空氣凈化氣源中除水除油的關(guān)鍵設(shè)備，要嚴格按照使用要求進行監(jiān)視和維護，確保經(jīng)冷干機干燥處理后壓縮空氣的含水量和含油量達標。

　?。?）各級過濾器是在凈化處理過程中除水除油除固態(tài)粒子，使進入吸附系統(tǒng)空氣源質(zhì)量達到標準所必須的配套設(shè)備。設(shè)備正常運行時，要定期檢查自動排水器工作情況及過濾器進出氣兩端降壓，要定期更換各濾芯，確保各級過濾器運行正常。

　　（4）空氣儲罐、空氣干儲罐、氮氣工藝儲罐是氣體儲存和緩沖設(shè)備，可以保證氣源的壓力穩(wěn)定、無波動。

　?。?）電氣控制系統(tǒng)是制氮系統(tǒng)工作的指揮中心。系統(tǒng)正常生產(chǎn)過程中，需要處于自動狀態(tài)，操作工在運行設(shè)備上可觀察到各程序的工作狀態(tài)，并可根據(jù)需要查詢各程序進行中的運行時間。

　　2、變壓吸附制氮系統(tǒng)介紹

　　（1）壓縮空氣預(yù)處理系統(tǒng)

　　壓縮空氣預(yù)處理系統(tǒng)包括：空氣壓縮機、空壓機后緩沖罐，除油過濾器，冷干機、高效過濾器（三級）。環(huán)境空氣由壓縮機進行壓縮至≥0.8MPa狀態(tài)，壓縮空氣進入空氣緩沖罐、除油過濾器、除塵過濾器，在此除去大部分的機械雜質(zhì)和油含量。其后壓縮空氣再進入冷干機至壓力露點5℃左右，此時更多的油水氣被冷凝分離。壓縮空氣再經(jīng)過二、三級過濾器，對壓縮空氣中的油含量和機械雜質(zhì)進行進一步的凈化過濾處理，以達到分子篩對壓縮空氣工況指標的要求，并確保分子篩的使用壽命盡可能延長。

　?。?）變壓吸附制氮系統(tǒng)工作流程

　　裝有碳分子篩的吸附塔分為A、B兩塔，當潔凈干燥的壓縮空氣從底部進入A塔入口端經(jīng)過碳分子篩床層向上方出口處流動時，壓縮空氣中的O2被其吸附，產(chǎn)品氮氣得到富集并由吸附塔上方出口處自動流出。經(jīng)過一段時間吸附后，A塔內(nèi)的碳分子篩吸附達到飽和。這時A塔經(jīng)過微機控制自動停止吸附并經(jīng)過短時間的均壓后，壓縮空氣自動流入B塔進行吸附，產(chǎn)氮之工作過程與A塔相同。并同時對A塔分子篩進行再生，分子篩再生是通過將吸附塔內(nèi)壓力迅速下降至常壓，這時已被吸附的O2迅速被排入大氣中，從而實現(xiàn)再生。兩塔交替工作進行吸附和再生，完成氧氮分離，連續(xù)不斷地制取出成品氮氣。

　　三、變壓吸附制氮系統(tǒng)應(yīng)用效果

　　近年來隨技術(shù)不斷改進，氮氣壓力在0.6MPa以上時，純度可達99%以上，很好地滿足了正常所需氮氣壓力和純度，如果合理科學(xué)運行設(shè)備，碳分子篩更換周期平均為6-7年，運行成本低，能耗低，設(shè)備占地面積小，操作安全系數(shù)高，自動化程度高，而且壓縮空氣本身就是工業(yè)生產(chǎn)中非常常見的通用氣體，具備許多兼容性，取材廣泛。

　　總之，變壓吸附（PSA）制氮技術(shù)是一項在常溫下從空氣中直接制取氮氣的高新節(jié)能分離技術(shù)。該技術(shù)制氮成本低、常溫生產(chǎn)、自動化程度高、性能可靠、開停車方便、氮氣純度和氮氣產(chǎn)量可適當調(diào)節(jié)、無環(huán)境污染，是一種高效的現(xiàn)場制氣技術(shù)。已廣泛應(yīng)用于化工、精細化工、農(nóng)藥、食品、電子工業(yè)、金屬熱處理等行業(yè)，并且在不斷地開發(fā)新的應(yīng)用領(lǐng)域。