氮氣和高純氮氣的2種制法及特點

氮氣是一種常見的氣體，可以通過兩種方法制備，分別是空氣分離和氨分解。

空氣分離是通過將空氣中的氧氣和其它雜質與氮氣分離，得到高純度的氮氣。該

方法利用空氣中氧氣和氮氣的沸點差異，經過一系列的分離過程，將氧氣和雜質

除去，最終得到純凈的氮氣。

氨分解是通過加熱氨氣分子，使其分解成氮氣和氫氣的方法。該方法適用于制備

高純度的氮氣，因為氨氣中不含有氧氣或其它雜質。

這兩種方法各有特點。空氣分離可以同時獲得氧氣和氮氣，適用于工業生產中需

要同時使用氧氣和氮氣的場合。而氨分解則適用于需要純凈氮氣的特殊應用，因

為該方法可以得到更高純度的氮氣。

氮氣和高純氮氣是兩種常用的加工工藝，它們具有不同的特性。

制氮的傳統方法之一是低溫空氣分離法，它已經有近90年的歷史。這種方法使用

空氣作為原料，經過壓縮和凈化的處理，通過熱交換將空氣液化成液態空氣。液

態空氣主要是液氧和液氮的混合物。由于液氧和液氮的沸點不同（在常壓下，液

氧的沸點為183℃，液氮的沸點為-196℃），所以需要對液態空氣進行蒸餾來分

離出氮氣。低溫空氣分離器制氮設備復雜，占地面積大，基礎設施投資成本高，

并且需要一次性投入較大的設備運行成本也較高，氣體產出速度慢（需要12~24

小時），設備要求高，周期長。考慮到設備、設備和基礎設施等因素，對于產氣

規模在3500Nm3/h以下，氮氣含量在20%~50%的設備來說，與相同標準的PPE

設備相比，投資規模較低溫空分設備要小。低溫空分制氮設備適用于大規模工業

制氮，而對于中小型制氮來說則不太經濟。

碳分子篩空氣分離器利用空氣作為原料，通過變壓吸附原理和碳分子篩作為吸附

劑，實現對氧和氮的選擇性吸附，從而分離氮氣和氧氣。這種制氮方法被稱為變

壓吸附制氮，是20世紀70年代迅速發展起來的一種新技術。相比傳統的制氮方法

，它具有工藝流程簡單、自動化程度高、產氣速度快（15～30分鐘）、能耗低、

產品純度可根據用戶需求調節等特點，同時操作成本低，設備適應性強。因此，

在1000Nm3/h以下的氮肥生產廠中，它擁有較高競爭力，并且越來越受到中小型

氮肥消費者的歡迎。變壓吸附制氮已經發展為中小型氮氣設備的主要選擇。