制氮机制取氮气的主要原料是空气。空气作为一种免费且易获取的混合气体,其成分中约78%为氮气、21%为氧气,其余为气、二氧化碳及微量其他气体。制氮机通过物理分离技术,从空气中提取氮气,主要方法包括深冷空分法、变压吸附法(PSA)和膜分离法。尽管工艺不同,但原料均为空气。
### 1. **深冷空分法**
该方法以压缩空气为原料,通过深度冷冻(-196℃以下)使空气液化,再利用氧、氮沸点差异(氧沸点-183℃、氮沸点-196℃)进行精馏分离。原料空气需经多级过滤去除颗粒物、水分和二氧化碳后,进入低温分馏塔逐级分离,终获得高纯度液氮或气态氮(纯度可达99.999%)。此方法能耗较高,适用于大规模工业用氮需求。
### 2. **变压吸附法(PSA)**
PSA技术同样以压缩空气为原料,但分离过程基于吸附剂(如碳分子筛)对氧、氮的吸附能力差异。压缩空气进入吸附塔后,碳分子筛优先吸附氧气和水分,氮气则富集排出;吸附饱和后通过解吸氧气,实现吸附剂再生。该方法无需低温环境,设备简单,可快速产氮(纯度95%~99.99%),广泛用于化工、食品保鲜等领域。
### 3. **膜分离法**
膜分离技术利用中空纤维膜对气体的渗透速率差异(氧气渗透快于氮气)实现分离。压缩空气通过膜组件时,氧气、水蒸气等快速透过膜壁排出,氮气则滞留于膜内并收集。此方法结构紧凑、维护简便,但氮气纯度较低(95%~99.5%),适合对纯度要求不高的场景,如轮胎充氮、电子元件封装等。
### 辅助原料与注意事项
制氮过程中需对空气进行预处理,包括过滤颗粒物(使用滤芯)、干燥(吸附剂或冷干机)和除油(活性炭),这些环节需消耗滤材、吸附剂等辅助材料。此外,设备运行依赖电能驱动压缩机,但原料始终为空气。
综上,无论采用何种技术,制氮机的原料均为空气。其是通过物理手段分离氮气,不同工艺在纯度、能耗和应用场景上各有优劣,用户可根据实际需求选择。
