一、       前言

隨著工業的迅速發展，氮氣在化工、電子、冶金、食品、機械等領域獲得了廣泛的應用，我國對氮氣的需求量每年以大于8%的速度增加。 氮氣的化學性質不活潑，在平常的狀態下表現為很大的惰性，不易與其他物質發生化學反應。因此，氮氣在冶金工業、電子工業、化工工業中廣泛的用來作為保護氣和密封氣，一般保護氣的純度要求為99.99%，有的要求99.998%以上的高純氮。液氮是一個較方便的冷源，在食品工業、醫療事業以及畜牧業的精液貯藏等方面得到越來越普遍的應用。在化肥工業生產合成氨時，合成氨的原料氣—氫、氮混合氣若用純液氮洗滌精制，可使惰性氣體的含量極微小，一氧化硫和氧的含量不超過20ppm。

氮氣在石油化工裝置中也有廣泛的應用，主要應用及要求見下表：

純凈的氮氣無法從自然界直接汲取，主要采用空氣分離法。空氣分離法中包括：深冷法、變壓吸附法、膜分離法。

1、            深冷法：

此法是先將空氣壓縮、冷卻，并使空氣液化，利用氧、氮組分的沸點的不同（在大氣壓下氧的沸點為90K，氮的沸點為77K），在精餾塔的塔盤上使氣、液接觸，進行質、熱交換，高沸點的氧不斷從蒸汽中冷凝成液體，低沸點的氮不斷的轉入蒸汽中，使上升的蒸汽中含氮量不斷提高，而下流液體中含氧量越來越高，從而使氧、氮分離，得到氮氣或氧氣。此法是在120K以下的溫度條件下進行的，故稱為深冷法空氣分離。

2、            變壓吸附法：

變壓吸附法即PSA法（Pressure Swing Adsorption），基于吸附劑對空氣中的氧、氮組分選擇性吸附而使空氣分離得到氮氣。當空氣經過壓縮，通過吸附塔的吸附層時，氧分子優先被吸附，氮分子留在氣相中，而成為氮氣。吸附達到平衡時，利用減壓將分子篩表面所吸附的氧分子驅除，恢復分子篩的吸附能力即吸附劑解析。為了能夠連續提供氮氣，裝置通常設置兩個或兩個以上的吸附塔，一個塔吸附，另一個塔解析，按適當的時間切換使用。

3、            膜分離法：

膜分離法是利用有機聚合膜的滲透選擇性，從氣體混合物中分離出富氮氣體。理想的薄膜材料應具有很高的選擇率和滲透性。為了得到經濟的流程，需要很薄的聚合物分離膜（0.1μm），所以需要支撐。滲透器常為板式滲透器和中空纖維滲透器。此法，若產氣量大，所需薄膜表面積太大，薄膜價格高，雖然膜分離法裝置簡單，操作方便，但工業應用還不廣泛，本篇不再多述。

深冷制氮已有近百年的歷史，工藝流程不斷改進。變壓吸附制氮是近二十年發展起來并被市場廣泛接受的技術。本篇試從流程、費用、運行和產品種類等方面比較二者的差別，并得出相關結論。