1. 变压吸附的原理

利用空气中的氧和氮在碳分子筛中扩散率的差异原理，氧分子被碳分子筛大量吸附，氮分子在气相中富集而达到氧氮分离的一种物理原理。碳分子筛对氧的吸附容量随压力变化会有明显差异，降低压力，即可解吸碳分子筛中吸附的氧分子。使碳分子筛再生，从而达到碳分子筛重复循环使用

在吸附平衡情况下，任何一种吸附剂在吸附同一气体时，气体压力越高，则吸附剂的吸量越大。反之，压力越低，则吸附量越小。如图所示：

在空气压力升高时，碳分子筛将大量吸附氧气、二氧化碳和水分。当压力降到常压时，碳分子筛对氧气、二氧化碳和水分的吸附量非常小。

变压吸附设备主要由A、B二只装有碳分子筛的吸附塔和控制系统组成。当压缩空气（压力一般为0.85Mpa）从下至上通过A塔时，氧气、二氧化碳和水分被碳分子筛所吸附，而氮气则被通过并从塔顶流出。当A塔内分子筛吸附饱和时便切换到B塔进行上述吸附过程并同时对A塔分子筛进行再生。所谓再生，即将吸附塔内气体排至大气从而使压力迅速降低至常压，使分子筛吸附的氧气、二氧化碳和水分从分子筛内释放出来的过程。

2. 制氮系统工艺流程

压缩空气经净化处理除去大量的油、水份之后进入空气缓冲罐，再经过滤器和活性炭过滤器进一步除去水分，微油雾等有害杂质，经空气缓冲罐缓冲后进入二个填装吸附剂的变压吸附分离系统制氮机组。

洁净的压缩空气由吸附塔底端进入，气流经空气扩散装置（万向螺旋或瓷球）扩散以后，均匀进入吸附塔，进行氧氮吸附分离，然后从出口端流出氮气，进入氮气缓冲罐，这一产氮过程约1分钟，之后经均压和减压（至常压），脱除所吸附的杂质组分（主要为氧气），完成吸附剂的再生。二个吸附塔交替循环操作，连续送入原料空气，连续生产纯度≥99.5%氮气，产量为50Nm3/h，氮气输出压力为0.8MPa（可调）,氮气露点为-45℃。

（1）吸附塔的结构特点

吸附塔是整个制氮系统的核心部分，空气中的氧氮分离过程是在吸附塔中完成的。

如上图所示，吸附塔由图示中的各部分组成，其的内结构设计（万向螺旋或填充瓷球改变气流方向），使气流均匀、平稳的进入分子筛床层，限度减轻气体分子对碳分子筛的撞击，更有利于保证氮气纯度、保证碳分子筛的长期有效使用。充分考虑并避免了吸附过程中气体对分子筛的高速冲击，避免了气流高速冲击带来的分子筛粉化现象，同时避免了粉化的粉末进入管道、阀门，引起的阀门泄漏、卡死等现象。

的分子筛复合床结构，保证了进入碳分子筛的空气含水量低于-40℃的水准，使得碳分子筛不至于吸附过量的水分而影响机械强度的下降，有利于碳分子筛的长期使用寿命。