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                      氣體知識

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                      氮氣的制造方法

                      2017-11-1 14:15:01

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                       本發明是有關一種氮氣的制造方法,其是以空氣為原料,使用壓力變化吸附法產制高純度的氮氣,其中所使用的吸附劑為活性碳分子篩。一種應用壓力變化吸附法及活性碳分子篩的氮氣產制方法及裝置,此活性碳分子篩具良好的吸附效能指針,而能提高氮氣的產制效率,其中該吸附性指針是在本發明中加以定義者,用以衡量吸附劑是否具有良好的分離效果。
                       近年來,氮氣的制造大多以空氣之類的氮/氧混合氣體為原料,使用可選擇性吸附氧氣的吸附劑及壓力變化吸附法(PSA)來產制高純度的氮氣。上述的活性碳分子篩(CMS)顧名思義即為具有分子篩功能的活性碳,其與一般活性碳相較下平均孔徑較小,且孔徑分布較窄。由于活性碳分子篩的孔徑與吸附物的分子直徑相當接近,所以在某些特定吸附劑/吸附物的組合下吸附物的吸附速率會比較低。舉例來說,在由空氣之類的氮/氧混合氣體中分離出富含氮氣體時,所使用的吸附劑較佳是能利用氮及氧分子直徑的差異吸附劑的吸附塔中以進行吸附操作,此時容易吸附的成分會先被吸附,而難以吸附的成分則被收集為產品。在吸附操作進行一定時間后,吸附劑中易吸附成分的吸附量即會達到飽合,此時即進行再生操作。此再生操作停止供應吸附操作的氣體原料至充填有吸附劑的吸附塔中,并令吸附塔開放與大氣相通,如此吸附塔中的壓力即會下降,致使吸附于其中的易吸附成分脫附,讓吸附塔能進行下一次的吸附操作。由此可見,如果使用一個以上的吸附塔,并每隔一定時間(周期性地)交替進行上述的吸附操作及再生操作,即可連續地產制出氮氣。
                        一般而言,PSA型氮氣制造裝置(即利用壓力變化吸附(PSA)過程中氮氣及氧氣吸附速率的差異以產制氮氣的裝置)依序重復進行加壓操作、吸附操作、降壓操作,以及再生操作以產制氮氣,其中吸附劑對氮氣的吸附速率遠小于對氧氣的吸附速率。此種PSA氮氣制造裝置一般會采用雙吸附塔的設計,其在一吸附塔的吸附操作及降壓操作的切換期間,也就是另一吸附塔的再生操作及加壓操作的切換期間,可令雙塔內的氣體交換,謂之雙塔間的均壓操作。
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