變壓吸附（PSA）制氮系統(tǒng)是目前應(yīng)用廣泛、安全、高效、穩(wěn)定的現(xiàn)場(chǎng)制氮供氮系統(tǒng)，它圍繞變壓吸附空氣分離原理設(shè)計(jì)，主要由空氣預(yù)處理系統(tǒng)、吸附分離系統(tǒng)、控制與智能系統(tǒng)、氮?dú)夂筇幚硐到y(tǒng)4大塊組成。

1、空氣預(yù)處理系統(tǒng)

系統(tǒng)組成：空氣壓縮機(jī) + 冷凍式干燥機(jī) + 過濾器

空氣壓縮機(jī)（負(fù)責(zé)壓縮空氣供給）

功能：提供帶壓空氣氣源。

作用：將環(huán)境空氣加壓至工作壓力范圍，并為后續(xù)吸附分離環(huán)節(jié)提供穩(wěn)定的帶壓空氣。

冷凍式干燥機(jī)

功能：通過制冷劑循環(huán)給壓縮空氣降溫，從而使水蒸氣冷凝排除，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓縮空氣的深度脫水；

作用：它能有效提升系統(tǒng)整體穩(wěn)定性，確保產(chǎn)品氮?dú)馄焚|(zhì)。另外，冷干機(jī)還能平抑空壓機(jī)產(chǎn)生的氣流脈動(dòng)，讓氣流更平穩(wěn)的進(jìn)入到吸附塔內(nèi)。

過濾器

功能：攔截空氣中的雜質(zhì)、油蒸氣和水；讓壓縮空氣更加干燥潔凈。

作用：大幅減少壓縮空氣中的雜質(zhì)、油、水；有效延長(zhǎng)分子篩使用壽命，保障產(chǎn)品氮?dú)馄焚|(zhì)，減少系統(tǒng)運(yùn)維成本。

2、吸附分離系統(tǒng) 

系統(tǒng)組成：吸附塔 + 吸附劑（碳分子篩）

吸附塔

功能：核心分離單元，一般配備雙塔來(lái)交替工作以保證連續(xù)供氣；材質(zhì)多為不銹鋼或碳鋼，罐體上會(huì)有防腐涂層。

作用：壓縮空氣在完成預(yù)處理后，就近進(jìn)入左吸附塔，塔內(nèi)壓力升高，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，未吸附的氮?dú)獯┻^吸附床進(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐，這個(gè)過程稱之為“左吸”，持續(xù)時(shí)間為幾十秒。

 “左吸”結(jié)束后，左吸附塔與右吸附塔之間的壓力會(huì)達(dá)成均衡，過程大概持續(xù)2-3秒。均壓結(jié)束后，壓縮空氣進(jìn)入右吸附塔，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，富集的氮?dú)膺M(jìn)入氮?dú)鈨?chǔ)罐。與此同時(shí)，左塔啟動(dòng)降壓解析程序：通過排氣閥門將此前吸附的氧氣釋放至大氣，實(shí)現(xiàn)吸附劑再生。為強(qiáng)化解析效果，一路常開的反吹氣體同步對(duì)左塔實(shí)施逆向吹掃，確保殘留氧氣徹底脫附排出。這一反吹操作與解析過程并行開展。待右塔吸附周期結(jié)束后，系統(tǒng)重復(fù)均壓步驟并切換回左塔吸附模式，如此循環(huán)往復(fù)形成連續(xù)生產(chǎn)。

吸附劑（碳分子篩）

功能：多孔性碳基吸附材料，可抗壓耐磨，專為氣體分離設(shè)計(jì)。

作用：碳分子篩（CMS）是決定分離效率的關(guān)鍵性材料，它的微孔結(jié)構(gòu)允許小分子N?快速通過，而大分子O?被截留，利用分子篩對(duì)氮、氧的吸附性差異，可高效實(shí)現(xiàn)氮、氧分離。

3、控制與智能系統(tǒng)

系統(tǒng)組成：氣動(dòng)閥門系統(tǒng) + 控制系統(tǒng) + 人機(jī)交互

氣動(dòng)閥門系統(tǒng)

功能：包括電磁閥、單向閥、泄壓閥等組件。一般具有毫秒級(jí)啟閉能力，可靠的密封性，以及壓力和溫度的適應(yīng)性。

作用：負(fù)責(zé)控制吸附塔的切換、均壓、解吸等關(guān)鍵步驟。能夠直接影響系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率、穩(wěn)定性和可靠性。是制氮系統(tǒng)的核心執(zhí)行單元。

控制系統(tǒng)（PLC）

功能：動(dòng)態(tài)平衡算法優(yōu)化能耗；故障自診斷與報(bào)警記錄；歷史數(shù)據(jù)追溯分析。

作用：可編程邏輯控制器（PLC）是制氮系統(tǒng)自動(dòng)化的基礎(chǔ)，也是工藝控制的“大腦”。它能協(xié)調(diào)設(shè)備運(yùn)行、實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力/流量/純度等參數(shù)，為設(shè)備全生命周期管理和智能制造提供數(shù)據(jù)支撐，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理。

人機(jī)交互

功能：HMI（人機(jī)界面）是連接人與設(shè)備間的橋梁；它讓操作可視化，提升監(jiān)控效率和維護(hù)便捷性。

作用：操作員可在3次點(diǎn)擊內(nèi)完成90%的常規(guī)操作。核心參數(shù)都可通過屏幕展現(xiàn)，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)記錄核心指標(biāo)與操作日志，形成歷史記錄。

遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析功能可省去人員值守需求；借助通訊協(xié)議，HMI可將運(yùn)行數(shù)據(jù)上傳至線上平臺(tái)，并支持系統(tǒng)管理者使用手機(jī)APP查看設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和各項(xiàng)指標(biāo)。系統(tǒng)自帶的維保日期提醒功能，可讓預(yù)防性維護(hù)占比提升，年均維護(hù)成本可減少約三分之一。

4、氮?dú)夂筇幚硐到y(tǒng)

系統(tǒng)組成：氮?dú)饩彌_罐 + 終端凈化 + 純度提升

氮?dú)饩彌_罐

功能：用于儲(chǔ)存一定量的壓縮氮?dú)狻?/p>

作用：一方面，緩沖罐通過儲(chǔ)存一定量的壓縮氮?dú)鈦?lái)削弱吸附塔因周期性切換帶來(lái)的氣流波動(dòng)，確保下游用氣的連續(xù)性和穩(wěn)定性；另一方面，也可用于應(yīng)對(duì)突發(fā)的高需求或設(shè)備啟停造成的變化。

終端凈化

功能：采用多級(jí)過濾與露點(diǎn)控制工藝對(duì)氮?dú)庾鲞M(jìn)一步凈化，除水除雜。

作用：對(duì)氮?dú)庾鲞M(jìn)一步過濾凈化，減少殘留水分、雜質(zhì)和油。

純度提升

功能：通過氧化反應(yīng)，減少產(chǎn)品氣中的氧含量，進(jìn)一步提升氮?dú)饧兌取?/p>

作用：通過催化劑純化與氫氣純化兩條技術(shù)路線來(lái)實(shí)現(xiàn)高純氮制取。其中，氫氣法在99.9995%以上純度場(chǎng)景，會(huì)較催化劑純化更具穩(wěn)定性。