制氮机把“普通空气”变成“高纯氮气”,核心在“提纯”二字。现场最常用的是变压吸附(PSA)工艺,其提纯流程可概括为“先净化、再吸附、后调压”三步法,辅以在线监测,实现95%~99.999%的连续可调纯度。
第一步:前端净化——把杂质挡在门外
空气经空压机压缩至0.6–0.8 MPa后,先通过冷干机、除油过滤器、活性炭罐,把水、油雾、颗粒降到≤0.01 mg/m³,防止后端碳分子筛“中毒”失效。
第二步:PSA双塔吸附——氮氧瞬间分离
净化后的空气进入A、B两座吸附塔,塔内装满碳分子筛(CMS)。CMS对氧的亲和力远大于氮,高压下氧被牢牢锁住,氮则穿过床层从塔顶逸出,纯度即刻达到设定值。
A塔吸附产氮,B塔同时降压解吸排氧;PLC控制气动阀毫秒级切换,两塔交替工作,实现24 h连续供氮。
第三步:纯度微调——让数据说了算
在氮气出口串接节流阀与在线氧分仪,通过“流量—纯度”闭环算法:当氧含量高于设定值,系统自动减少产气流量或延长吸附时间,反之则放大流量,可在15 min内把纯度稳在±0.01 %以内。
补充提纯方案
若工艺要求99.999 %以上,可在PSA后端加“催化脱氧+干燥”模块:微量氧与氢在钯触媒上生成水,再经分子筛干燥,最终氧含量可降至1 ppm以下。
总结
制氮机的氮气提纯是一套“物理+自动化”组合拳:前端净化保证分子筛寿命,PSA吸附完成主体分离,在线闭环实现纯度精准可控。相较外购液氮,现场提纯不仅纯度可调、即用即产,还能把单立方氮气成本降低50 %以上。