变压吸附制氮系统选用西门子程序控制器,对设备运行实现自动控制。当氮气储罐达到设定压力时,制氮机组自动停止运行,(可大大降低每立方氮气的生产成本,为用户起到节能降耗的作用),当氮气储罐降到设定压力时,制氮机组自动启动运行,而此时氮气含量如低于设定值(99.99%)时自动启动不合格氮气排空装置并自动报警。
制氮机的工艺原理
本工艺采用空气升压时,氧、氮在碳分子筛上有不同的扩散速率和不同的吸附能力来进行氧、氮分离。空气压缩到0.8~1.0MPa,经干燥、油水分离(过滤器),气源净化后进入变压吸附塔分离,加压时氧分子被扩散和吸附在碳分子筛内,未被吸附的氮气从吸附塔出口排出;时,吸附塔内的氧被脱附、排放和冲洗,吸附剂得到再生。
制氮机的结构组成
整个制氮机共有5个系统组成:
1.气源供给系统(空气压缩机、空气储罐);
2.空气净化系统(活性炭过滤器等);
3.氧、氮分离系统(吸附塔、管路及电磁阀);
4.测量检测系统(产品储罐、流量计、测量分析);
5.控制系统(电脑控制器)
磁性材料生产企业中的制氮机
磁性材料中MnZn铁氧体(高μi和功率铁氧体)的烧结和NdFeB等稀土永磁合金生产中的细粉碎工序都需要高纯氮气进行保护,以防止磁体(粉)在工艺过程中的氧化。
众所周知,MnZn铁氧体是由Fe、Mn、Zn的氧化物在高温烧结时产生固相反应生成的。Mn、Fe极易变价,在不同的温度和气氛(氧分压)条件下,Mn、Fe的价态是不同的,要使MnZn铁氧体达到所要求的磁性能,必须保证其中各金属离子处于特定的价态和适宜的晶体结构,除有合适的配方外,关键是应在平衡气氛条件下进行烧结,而保护气体则是实施平衡气氛烧结的基本物质条件之一。氮窑清洗仓的氮中氧含量希望在50×10-6以下,故要求氮气的纯度在99.995%以上,且对杂质气(O2、H2)的量有较严格的限制:一条年产1000吨左右的MnZn铁氧体生产线,一般氮耗量在100~120Nm3/h。
NdFeB等稀土永磁合金中的稀土金属即使是在常温条件下,也很易氧化而导致稀土永磁合金性能降低,过量氧化将使合金性能大为恶化。因为1份氧能使6份(重量)的稀土元素氧化而失去作用。以NdFeB为例,要制得N45的磁体必须保证其生产工艺环境中的氧含量≤0.01%,终产品中的氧含量为0.09±0.02%(质量分数)〔1〕。若用氮气作为工艺环境气体其氮气纯度必须在99.99%以上。
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