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)場制氮供氮系統(tǒng)，它圍繞變壓吸附空氣分離原理設(shè)計，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)、氮氣后處理系統(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 + 冷凍式干燥機 + 過濾器

空氣壓縮機（負責壓縮空氣供給）

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

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，實現(xiàn)對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)品氮氣品質(zhì)。另外，冷干機還能平抑空壓機產(chǎn)生的氣流脈動，讓氣流更平穩(wěn)的進入到吸附塔內(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；有效延長分子篩使用壽命，保障產(chǎn)品氮氣品質(zhì)，減少系統(tǒng)運維成本。

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，罐體上會有防腐涂層。

作用：壓縮空氣在完成預(yù)處理后，就近進入左吸附塔，塔內(nèi)壓力升高，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，未吸附的氮氣穿過吸附床進入氮氣儲罐，這個過程稱之為“左吸”，持續(xù)時間為幾十秒。

 “左吸”結(jié)束后，左吸附塔與右吸附塔之間的壓力會達成均衡，過程大概持續(xù)2-3秒。均壓結(jié)束后，壓縮空氣進入右吸附塔，壓縮空氣中的氧分子被碳分子篩吸附，富集的氮氣進入氮氣儲罐。與此同時，左塔啟動降壓解析程序：通過排氣閥門將此前吸附的氧氣釋放至大氣，實現(xiàn)吸附劑再生。為強化解析效果，一路常開的反吹氣體同步對左塔實施逆向吹掃，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。

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，利用分子篩對氮、氧的吸附性差異，可高效實現(xiàn)氮、氧分離。

3、控制與智能系統(tǒng)

系統(tǒng)組成：氣動閥門系統(tǒng) + 控制系統(tǒng) + 人機交互

氣動閥門系統(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：負責控制吸附塔的切換、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：動態(tài)平衡算法優(yōu)化能耗；故障自診斷與報警記錄；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)自動化的基礎(chǔ)，也是工藝控制的“大腦”。它能協(xié)調(diào)設(shè)備運行、實時監(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，并實現(xiàn)自動化管理。

人機交互

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

作用：操作員可在3次點擊內(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)也會自動記錄核心指標與操作日志，形成歷史記錄。

遠程監(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可將運行數(shù)據(jù)上傳至線上平臺，并支持系統(tǒng)管理者使用手機APP查看設(shè)備實時運行狀態(tài)和各項指標。系統(tǒng)自帶的維保日期提醒功能，可讓預(yù)防性維護占比提升，年均維護成本可減少約三分之一。

4、氮氣后處理系統(tǒng)

系統(tǒng)組成：氮氣緩沖罐 + 終端凈化 + 純度提升

氮氣緩沖罐

功能：用于儲存一定量的壓縮氮氣。

作用：一方面，緩沖罐通過儲存一定量的壓縮氮氣來削弱吸附塔因周期性切換帶來的氣流波動，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：采用多級過濾與露點控制工藝對氮氣做進一步凈化，除水除雜。

作用：對氮氣做進一步過濾凈化，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，進一步提升氮氣純度。

作用：通過催化劑純化與氫氣純化兩條技術(shù)路線來實現(xiàn)高純氮制取。其中，氫氣法在99.9995%以上純度場景，會較催化劑純化更具穩(wěn)定性。