这种机器利用碳分子筛的吸附分离作用制氮。吸附分离过程中包含有吸附、脱附两个过程。碳分子筛是用煤经精选、粉碎、成形、干燥、活化和热处理等工艺加工而成,具有超微孔的结晶结构。从平衡吸附角度看,碳分子筛对氧、氮有相近的吸附量,碳分子筛对氧、氮的吸附分离,实质上是利用气体分子在其中的扩散速度的差异来实现的。如在短时间内,直径较小的氧分子扩散速度,比直径较大的氮分子扩散速度快400多倍,数分钟后,氧分子被分子筛大量吸附,吸附呈达到90%以上,而氮的吸附量仅为5%。故只要选择最佳的吸附时间进行切换,使碳分子筛内部先吸附氧,得到富氮气体,当吸附过程达到平衡,则进行脱附,即用真空泵抽吸。一般设置双塔往复交替地吸附、脱附,源源不断地产出氮气。
碳分子筛制氮机工艺流程见图24-10。其工作过程如下:大气或库内气体由空压机1的进口吸入,压缩后往水冷却器2冷却、过滤器3过滤掉水和油,经调压阀4将气体压力降至0. 3MPa;然后通过进气阀组5,在吸附塔A或B进行吸附分离,碳分子筛将氧吸附,而富氮气体经排气阀组8,进人缓冲贮气罐9,再经调压阀10减压,送回气调库。同时,另一塔脱附,由真空泵11减压,吸附在碳分子筛上的氧气被脱附下来,排放到大气中去。如此两塔交替工作,可连续获得低氧高氮气体供给气调库降氧。