现将各主要气氛的应用情况介绍如下:

高纯氮气
       氮是一种惰性气体,具有无毒,不燃烧,不爆炸,应用广泛的保护气。高纯氮气是将含N2:95%~99%普氮(主要是制氧的付产品)经过除氧,干燥过程制成99.9995%的高纯氮气,由于高纯氮气本
身并无还原能力,因此,工作炉内的氧很难被彻底置换。另外工件入炉时带进的空气也将影响到炉内的氮气的纯度。当炉内气氛的氧气含量超0.001%就将使产品表面氧化。因此高纯氮气目前只适用带有真空室的周期式炉或半连续炉使用。对于连续生产设备单一高纯氮气并不是理想的保护气氛。
净化放热式气氛
       净化放热式气氛是将原料气(液化石油气、天然气、煤油)与空气按一定比例混合后,不完全燃烧所产生的气体。经过二级净化处理,将气体中的二氧化碳和水净化到一定程度后所得到的一种气氛,其主要成份为:CO1%~3%,CO20~0.01%,H20~4%,其余为N2。露点为-40℃~-60℃。该设备 虽然结构简单,制作成本较低,但是由于在使用中受到原料气的供应、安全及运输不便等因素的限制,因此在实际生产中在很大程度上受到制约。
氮基气氛
       氮基气氛是70年代为应付国际及国内能源危机,以节能经济为宗旨而发展起来的一项新技术、新工艺。由于氮基气氛中,可燃成份较少,没有燃烧和爆炸的危险,并且氮的双分子存在于大气中易于分离,它占大气总体积的78%左右,因此,大气是最大的贮氮原料贮藏库,为氮气氛的发展提供取之不尽,用之不竭的原料。氮基气氛是一种以氮为基体并加入适量的添加剂制备而成的保护气氛。氮基气氛的成份及添加剂的种类可根据不同的材料,不同的工艺而选取。目前,我国制取氮气所主要方法有深冷室分法和分子筛空分法等。
深冷室分法是先将空气液化,然后根据空气中O2和N2等成份的沸点不同,将液体空气在精塔中进行多次蒸发和冷凝。并通过传质和传热过程,从而达到氧氮分离的目的。由于空气的液化和精馏是在低温(<-120℃)下进行的,所以称之为深冷室分法。该方法工艺结构复杂,制造成本较高,操作复杂,适用于产气量较大(大于200ml/h),并且将氧或氮作为付产品使用的用户。分子筛法制氮目前在我国常用的有两种方法,即碳分子筛制氮法和沸石分子筛制氮法。

a·碳分子筛制氮原理是利用O2和N2在碳分子筛微孔内扩散速度不同,将O2和N2分离。其流程是一种高压吸附、常压解吸的双塔PSA工艺过程,装填碳分子筛的A、B两塔并联交替转换进行
加压吸附,产氮和减压解吸,再生,操作,从而实现氧氮分离,并连续生产氮气,每个循环周期约为120秒钟。产气量及产气浓度可随时调整。由于循环时间短,阀门切换频繁,目前普遍选用微机程序控制。电磁先导阀气动薄膜阀的切断控制方式使操作更方便。随着我国国产碳分子筛的质量的提高及工艺的不断改进,更多制氮装置采用了高压吸附常压解吸的方法。另外使其结构简单,维修费用降低。常压解吸的方法不用真空泵,因此不存在真空管道,接火等处泄漏问题,从而减少了对产品氮气的污染。

b·沸石分子筛制氮原理:沸石分子筛是由阴离子和带负电荷的硅铝氧骨架所构成的一种极性吸附剂。由于N2诱导力大于O2的诱导力,因此N2优先被沸石分子筛吸附,并在分子筛微孔内富集,

而O2除少量被吸附外,大部分富集于不吸附极中。当减压解吸时,由真空泵把N2抽出,从而完成N2和O2的分离。其工艺流程是由原料空气预处理和空气分离,由三个交替进行吸附,解吸,回氮吸附塔组成,操作周期为4分钟,即每80秒切换工作状态一次两部分组成。由于沸石分子筛制氮法的氮气是由真空泵抽出,容易受到机油的玷污,与碳分子筛制氮法相比,其流程较复杂且要增设后处理除油设备,使装置变的庞大,维修难度加大。

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