10.PSA法製氮是利用一種高效能、高選擇性的固體吸附劑對氧或氮優先吸附的功能,把空氣中的氧和氮分離出來,目前常用碳分子篩吸附劑。碳分子篩是一種以煤為主要原料,經過研磨、氧化、成型、碳化並經過特殊成型處理工藝加工而成的,表麵和內部布滿孔穴的顆粒狀吸附劑,呈黑色。碳分子篩變壓吸附製氮原理為:氧氣和氮氣在分子篩吸附劑微孔內擴散速度不同,氧分子的動力直徑較小,當空氣經過分子篩時,直徑較小的氧分子以快速向微孔擴散,並優先被分子篩吸附,而直徑較大的氮分子吸附很少,這樣氮富集在氣相中,氧停留在碳分子篩中。整個吸附過程在加壓情況下進行,當吸附壓力降到常壓時,被吸附的氧從碳分子篩的微孔中脫附,同時碳分子篩獲得再生。常規的碳分子篩製氮裝置設置有碳分子篩的兩塔並聯,交替進行加壓吸附產氧和減壓解吸再生的吸附循環,實現氮和氧分離,產品氮氣的濃度為95%~99%。

11.膜分離法製氮是利用某些有機高分子和無機材料形成的膜對不同組分分子的選擇性滲透進行分離,大都采用中空纖維膜。當壓縮空氣從無油空氣壓縮機出來通過膜管時,空氣中各種氣體成分在纖維膜中滲透速度是不同的。“快速氣體如氧氣、二氮化碳可以通過膜壁滲透出去,氮氣由於氮分子顆粒大而無法滲透,由纖維另一端以產氮氣排出。”目前,以膜分離法製氮隻有少數國家可以生產,如德國、美國、日本和荷蘭,且價格比較貴。但是設備的使用壽命比較長,通常在8~10年,具有容易操作、維護輕便且容易移動等特點。

12.氮氣市場需要氮氣的濃度一般有兩種:氮氣濃度為95%左右的富氮空氣和氮氣濃度超過98%的中純氮氣。對於輪胎充氣用的氮氣而言,一般隻要求其濃度達到95%。從經濟角度講,膜分離法製氮獲得濃度為98%以上的氮氣還要增加一些附加設備,這樣會使生產成本上升,這時常常用PSA法製氮。同時,膜分離法製氮的生產規模與所需膜的麵積成正比,單位產品生產成本對生產規模的變化不敏感。但是PSA法製氮則不同,生產規模越小,生產成本越高。因此,如果將生產規模縮小,例如從100 m3/h(標準)減小到10 m3/h(標準)以至更小,膜分離法製氮的經濟性會更明顯。實際上,當氮氣流量為4 m3/h(標準)時,—般轎車輪胎的充氣時間隻要50 s左右,所以膜分離法製氮完全能夠滿足一般的充氮氣要求。一般的輪胎充氮機都是用膜分離法製氮。

13.膜分離製氮機主要部件是膜分離組件和一些空氣濾清器,結構較為簡單,維修操作非常方便。並且整個裝置靜態運行,噪聲和振動很小,可靠性很高,隻要一端輸入壓縮空氣,另一端就可源源不斷地生產氮氣。裝置的壽命由膜組件的壽命決定,一般超過10年以上。PSA法一般需要兩個吸附塔,並且製氮過程壓力要不斷波動。碳分子篩變壓吸附製氮由於吸附循環使閥門因切換頻繁而縮短壽命,並且有一定的噪聲。

14.當膜分離製氮機需要擴大生產能力時,可以把中空纖維膜並聯實現生產能力的增長,非常方便。PSA裝置在現有的條件下增容較為困難。

15.輪胎充氮氣可以保障汽車的使用安全,提高輪胎的使用壽命並節省燃油。膜分離法製氮與PSA法製氮相比有很多優點,是現代輪胎充氮業的發展方向。