氮氣是隨著粉末冶金工藝和金屬熱處理的技術發(fā)展而開發(fā)的一種節(jié)能的可變保護性氣體氣氛。氮基氣氛氣體在氮一富化氣的混合氣氛中氮氣含量一般在75％—95％之間，常壓露點在—40℃以下。在可控氣氛中，氮氣通常被作為稀釋保護性氣體使用，注入一定量的氮氣，可減少原料氣的消耗和表面碳黑的形成，提高爐內(nèi)富化氣的分解率。
1 粉末冶金行業(yè)制氮機工藝流程簡介
根據(jù)貴公司的要求結(jié)合貴公司的現(xiàn)場使用情況佳業(yè)公司特為貴公司設計如下技術方案供參考：
(詳見下方框圖)
佳業(yè)氮氣設備的工藝流程說明
(一)工藝原理簡介：
變壓吸附制氮是以潔凈、干燥的壓縮空氣為原料，利用一種高效能、高選擇性的固體吸附劑(碳分子篩)對氮和氧的選擇性吸附的性能把空氣中的氮和氧分離出來。碳分子篩是非極性分子，優(yōu)先吸附氧。碳分子篩對氧和氮的分離作用主要是基于這兩種氣體在碳分子篩表面的擴散速率不同，較小直徑的氣體(氧氣)擴散較快，較多進入分子篩固相，較大直徑的氣體(氮氣)擴散較慢，較少進入分子篩固相。這樣氣相中就可以得到氮的富集成分。一段時間后，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程稱為再生。變壓吸附法通常使用兩塔并聯(lián)，交替進行加壓吸附和解壓再生，從而獲得連續(xù)得氮氣流。
(二)粉末冶金行業(yè)制氮機方案描述：
本套裝置由壓縮空氣系統(tǒng)、壓縮空氣凈化系統(tǒng)、變壓吸附制氮系統(tǒng)、氮氣純化系統(tǒng)組成。
1. 壓縮空氣系統(tǒng)
a、壓縮空氣系統(tǒng)由壓縮機和空氣緩沖罐組成，提供變壓吸附制氮裝置所需的壓縮空氣。工藝要求該系統(tǒng)提供穩(wěn)定的輸出壓力和足夠的氣量?？諌簷C選用運轉(zhuǎn)可靠，維護簡單，低噪音，無基礎運轉(zhuǎn)的空壓機。
b、空氣緩沖罐主要是作為壓縮空氣的緩沖器，起穩(wěn)定和儲存作用，此外還可以收集和排除進入壓縮空氣源的大部分油水冷凝液。緩沖罐裝有壓力表，安全閥，排污口。
2. 壓縮空氣凈化系統(tǒng)
從緩沖罐出來的經(jīng)過壓縮的空氣首先進入9級過濾器，然后進入冷凍式干燥機。讓壓縮空氣強制降溫，使空氣中水蒸汽冷凝結(jié)成液態(tài)水夾帶塵、油排出機外。冷干機好放置于壓縮機房。工藝流程采用冷凍干燥機除油水，基于四點原因：一是后級7級送氣管路過濾器進氣口大液體負載：2000ppm w/w(露點﹤-12℃)，不采用冷凍干燥機，7級送氣管路過濾器易失效；二是冬季室外氣溫較低，壓縮空氣溫度降低后析出水份，堵塞管路系統(tǒng)，管路系統(tǒng)需傾斜并制作排液；三是管路系統(tǒng)析出水份后易腐蝕生銹；四是以后如需提高氮氣純度，空氣凈化是*的。
冷干機的后級為精密過濾器組，精密過濾器組由二級過濾器組成。分別是7級主管路過濾器，3級高效除油霧過濾器。7級送氣管路過濾器精度為1um，濾除1um和更大的固態(tài)與液態(tài)顆粒，殘留油份含量1ppm w/w。3級高效除油霧過濾器過濾精度0.01um，濾除0.01um和更大的固態(tài)與液態(tài)顆粒，99.999+%油霧；殘留油份含量0.001 ppm w/w。壓縮空氣品質(zhì)達到 ISO8573.1質(zhì)量等級1級。這樣潔凈干燥的壓縮空氣便可進入后級制氮部分經(jīng)變壓吸附產(chǎn)生純度≥98%的氮氣。
3. 變壓吸附制氮系統(tǒng)
PSA碳分子篩制氮裝置中有兩個裝滿碳分子篩的吸附塔，潔凈、干燥的壓縮空氣進入變壓吸附制氮裝置，流經(jīng)裝填有碳分子篩(CMS)的吸附塔。壓縮空氣由下至經(jīng)吸附塔，利用分子篩在不同壓力下對氮和氧等的吸附力不同，氧氣、水、二氧化碳等組份在碳分子篩表
面吸附，未被吸附的氮氣在出口處被收集成為產(chǎn)品氣，由吸附塔上端流出，進入緩沖罐。經(jīng)一段時間后，吸附塔中被碳分子篩吸附的氧達到飽和，需進行再生。
再生是通過停止吸附步驟，降低吸附塔的壓力來實現(xiàn)的。已完成吸附的吸附塔短期均壓后開始降壓，脫除已吸附的氧氣、水、二氧化碳等組份，完成再生過程。
兩個吸附塔交替進行吸附和再生，從而產(chǎn)生流量和純度穩(wěn)定的產(chǎn)品氮氣。兩只吸附器的切換由PLC控制的程控閥自動完成。一臺變壓吸附制氮裝置的性能優(yōu)劣取決于吸附器、碳分子篩、工藝流程、設備結(jié)構以及電磁氣動閥等部件的性能。我公司生產(chǎn)的變壓吸附制氮裝置選用日本歐姆龍公司生產(chǎn)的PLC可編程序控制器，選用德國BF碳分子篩、德國BURKET公司生產(chǎn)的電磁氣動閥。
氮氣純化裝置的特點:
針對熱處理用戶的各種不同的工藝要求以及長期廣泛地應用在熱處理行業(yè)佳業(yè)產(chǎn)品工程師的專業(yè)性見解更加，因此產(chǎn)品的設計思路更為完善，工藝更加成熟。氮氣純化裝置的干燥器采用內(nèi)筒加熱氣流的結(jié)構，避免了加熱元件的局部過熱，使干燥器內(nèi)的分子篩加熱均勻，同時具有氣流介質(zhì)和筒壁兩種效應加熱分子篩床層，溫度梯度嚴格控制在工藝要求范圍之內(nèi).
