工業制氮的幾種方法

　　工業用氮氣的制取是以空氣為原料，氮氣機將其中的氧氮分離而獲得，主要方法有深冷法、變壓吸附法及膜分離法等。

　　1、深冷法

　　工業上的大規模制氮通常采用傳統的深冷法。深冷法是以空氣為原料，在深冷空分裝置中，把空氣深冷液化，利用氧和氮的沸點不同，進行精餾分離而獲得。

　　深冷法作為一種傳統的空分技術，已經為人類服務了幾十年，它至今還是我國工業上氮氣供應的主要來源。由於深冷法的工業化時間比較長，人們對其認識比較成熟，而且它具有其它方法無法取代的優點，如產氣量大，產品氮氣純度高，運行穩定，在提取氮氣的同時獲得氧、氬等其它氣體，這也是深冷相對於其它方法的獨特優點。因此，深冷法在大中型空分中仍占據主導地位。

　　但它的工藝流程復雜，設備的制造、安裝調試等要求高，一次性投資多，基建費用高，占地面積大，產氣較慢(12~24小時)，深冷法適宜於大規模工業制氮，而在中小規模制氮就顯得不很經濟。

　　2、變壓吸附法

　　變壓吸附(Pressure Swing Adsorption簡稱PSA)氣體分離技術中非低溫氣體分離技術的重要分支。自60年代末，70年代初在國外已經得到迅速的發展。變壓吸附制氮是以空氣為原料，用碳分子篩作為吸附劑，運用變壓吸附原理，利用碳分子篩對氧和氮的選擇性吸附，使氧氮分離從而獲得氮氣。

　　變壓吸附法制氮和傳統的深冷法制氮相比，具有顯著的特點：吸附在常溫下進行，不涉及絕熱問題，工藝流程簡單，設備制造容易，裝置小巧，占地少，即使用現成的空余地，即可安放，開停車方便，啟動迅速，產氣快(15~30分鐘)，能耗少，運行成本低，投資省，操作維護簡單，撬裝方便，裝置適應性好，產品氣可按要求進行純度調節等。從技術經濟效益來看，在小於3000Nm3/hr的制氮裝置中，變壓吸附優於深冷。在市場上，1000Nm3/hr以下的制氮裝置頗具競爭力，它受到中小型用戶的歡迎。

　　3、膜分離法

　　膜分離空分是80年代國外興起的高新技術，屬於高分子材料科學，它是21世紀十大高新技術產業之一，國際上有“誰掌握了膜技術，誰就掌握了化工的未來”的說法。該技術雖起步較晚，但發展較快，在國內的推廣運用是近幾年的事。

　　膜分離的基本原理是以空氣為原料，在氮氣產生機一定壓力下，利用氧和氮等不同性質的氣體在中空纖維膜的不同滲透速率來使氧和氮分離的。膜分離制氮和上述兩種制氮方法相比，具有裝置結構更簡單，體積更小，無切換閥門，操作和維護管理更方便，產氣速度更快，增擴容方便等優點。但是中空纖維膜對壓縮空氣的清潔要求更高，膜的過濾芯容易老化和腐蝕而失效，往往難以修復，需要更換新膜。而且，目前中空纖維膜需從國外進口，價格昂貴。

　　膜分離制氮比較適合於要求氮氣純度≦98%的中小型氮氣用戶，具有的功能價格比。然而當要求氮氣純度高於98%時，它和同規格的變壓吸附裝置相比，其價格要高出30%左右。