变压吸附(PSA)制氮装置
基本原理
制氮装置是以压缩空气为原料，以碳分子筛为吸附剂，利用碳分子筛对氮、氧的选择性吸附，采用变压吸附(PSA)技术，在常温、低压下，把空气中的氮分离出来，从而制得氮气。
碳分子筛对氮、氧的分离作用主要是基于氮、氧分子在分子筛表面的扩散速率不同。较小直径的氧分子扩散较快，较多地进入分子筛固相；较大直径的氮分子扩散较慢，较少进入分子筛固相。这样，氮分子在气相中得到富集。一段时间后，分子筛对氧的吸附达到一定程度，通过减压，被碳分子筛吸附的气体被释放出来，分子筛也就完成了再生。
这是基于碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特点。变压吸附制氮装置通常使用二台并联的吸附器，交替进行加压吸附和减压再生，操作循环周期约2分钟。
（动力学曲线图)
工艺流程
空气经空压机压缩后，先经空气储罐自然冷却，大量的水和油在此排除，再经冷干机进行冷冻干燥，最后经一体式高效过滤器除去所有的油和绝大部分的水后，进入变压吸附制氮装置制备氮气。
进入制氮装置的压缩空气，经空气缓冲罐稳压，进入填充碳分子筛的吸附器，洁净的压缩空气在此进行氧、氮分离，制得的氮气送至氮气缓冲罐，经氮气分析仪检测、流量计计量，不合格氮气通过放空阀放空，合格氮气通过产品阀送往氮气储罐，以备生产使用。
制氮装置出口的放空阀和产品阀由PLC自动切换。氮气纯度不合格时放空阀打开、产品阀关闭，不合格氮气被排至大气中。氮气纯度合格时产品阀打开、放空阀关闭，合格氮气送往氮气储罐。
(工艺流程图)
基本步骤
吸附
压缩空气从A吸附器底端进入，由下往上通过碳分子筛床层，向顶部流动，O2和H2O被吸附，产品氮气由A吸附器顶部出口流出。
均压
A吸附器经一段时间的吸附，吸附器内的碳分子筛吸附接近饱和，此时B吸附器正好解吸完毕。这时，A吸附器自动停止吸附，在极短的时间内，通过A、B吸附器相连的管道，将A吸附器内接近一半的气送至B吸附器，使得A、B吸附器压力相对均衡。此步骤能达到提高制氮效率的目的。
解吸再生
均压完毕后，A吸附器通过底端管口将剩余气体排出，将A吸附器压力迅速降至常压，从而脱除已吸附的O2、H2O，实现碳分子筛的解吸再生。
吹扫再生
为了使A吸附器内的碳分子筛彻底再生，会从系统中提取少量成品氮气，对A吸附器进行逆流吹扫。
当一台吸附器在吸附产氮时，另一吸附器同时进行再生（即解吸再生和吹扫再生），二台吸附器交替进行吸附、均压、解吸再生、吹扫再生，完成氧氮分离，连续送入压缩空气，连续制出产品氮气。
关键技术
1、碳分子筛：碳分子筛的品质决定了变压吸附制氨装置的产氮性能及能耗，所以选择品质优良的碳分子筛非常关键。
(分子筛图)
2、压缩空气里的杂质：压缩空气中带有大量的水、油和部分颗粒，而碳分子筛一旦被这些物质污染，其氧、氮分离的性能,即装置的产氮量、氮气纯度也随之下降，此现象俗称碳分子筛"中毒”。如何除去这些物质，保持装置平稳的制氮性能是变压吸附制氮的关键技术。
3、碳分子筛粉化的问题：碳分子筛的粉化是因变压吸附工艺造成的，碳分子筛一直处于压力变化状态中，变压吸附的多个步骠高速气流频繁冲击，最终导致碳分子筛粉化。如何缓解这种破坏性冲击，一直是变压吸附工艺很难攻克的难题。
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