深冷法制氮与变压吸附（PSA）法制氮比较
随着工业的迅速发展，氮气在化工、电子、冶金、食品、生物、医药等领域获得了广泛的应用，氮气的需求量逐年大幅增加。氮气的化学性质不活泼，在平常状态下表现为很大的惰性，不易与其他物质发生化学反应。因此，氮气在电子、化工、食品、生物、医疗中广泛的用来作为保护气和密封气，一般保护气的纯度要求为99.99%，有的要求99.998%以上的高纯氮。液氮是一个较方便的冷源，在食品、医疗、生命科学等方面得到越来越普遍的应用。
纯净的氮气无法从自然界直接汲取，但是可以通过分离空气获得。现有的空气分离氮气方法包括：深冷法、变压吸附法(PSA)、膜分离法。本文主要讨论深冷法和PSA法制氮。
原理
PSA法制氮是以空气为原料，以碳分子筛（CMS）作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法。空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压缩至所需压力，经严格的除油、除水、除尘净化处理，输出洁净的压缩空气，目的是确保吸附塔内分子筛的使用寿命。装有碳分子筛的吸附塔共有二个，一个塔工作时，另一个塔则减压脱附。洁净空气进入工作吸附塔，经过分子筛时氧、二氧化碳和水被其吸附，流至出口端的气体便是氮气及微量的氩和氧。另一塔（脱附塔）使已吸附的氧气、二氧化碳和水从分子筛微孔中脱离排至大气中。这样两塔轮流进行，完成氮氧分离，连续输出氮气。PSA制取的氮气纯度为95%-99.9%，假如再经过氮气净化设备处理，得到的高纯氮气纯度可达99.9995%。目前PSA制氮最大的生产能力为3000 Nm3/h。
深冷法制氮是一种传统的制氮方法，已有近几十年的历史。它是以空气为原料，利用液氧和液氮的沸点不同（在1大气压下，O2的沸点为-183℃，N2的为-196℃），通过液态空气的精馏，使它们分离来获得纯氮，同时也可以获得纯氧。空气经空气过滤器清除灰尘和机械杂质后进入空气压缩机，压缩至所需压力，然后送入空气冷却器，降低空气温度。再进入空气干燥净化器，除去空气中的水份、二氧化碳、乙炔及其它碳氢化合物。净化后的空气进入空分塔中的主换热器，被返流气体（产品氮气、废气）冷却至饱和温度，送入精馏塔底部，在塔顶部得到氮气，液空经节流后送入冷凝蒸发器蒸发，同时冷凝由精馏塔送来的部分氮气，冷凝后的液氮一部分作为精馏塔的回流液，另一部分作为液氮产品出空分塔。由冷凝蒸发器出来的废气经主换热器复热到约130K进膨胀机膨胀制冷为空分塔提供冷量，膨胀后的气体一部分作为分子筛的再生和吹冷用，然后经消音器排入大气。由空分塔出来的液氮进液氮贮槽贮存，当空分设备检修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，送入产品氮气管道。深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。
膜分离法以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。
比较
流程比较
由原理，我们可以发现：PSA制氮流程简单，设备数量少，主要设备仅有空压机、空气干燥器、吸附制氮机和储气罐等。而深冷制氮流程复杂，设备数量多，主要设备有空压机、空冷器、空气净化干燥器、换热器、膨胀机和精流塔等。
产品种类和纯度比较
深冷制氮不仅可以生产氮气而且可以生产液氧。深冷制氮不仅满足液氮的实时工艺需要，而且也可将液氮储存在贮槽内，当出现氮气负荷间断或空分设备检修时，贮槽内的液氮进入汽化器被加热后，满足对氮气的需求。深冷制氮的运转周期（指两次大加温之间的间隔期）一般为1年以上，因此深冷制氮一般不考虑备用。而PSA制氮只能生产氮气，无备用手段，单套设备不能保证连续长周期运行。
深冷制氮可制取纯度≧99.999%的氮气。氮气纯度受到氮气负荷、塔板数量、塔板效率和液空中氧纯度等的限制，调节范围很小。因此，对于一套深冷制氮设备其产品纯度基本是固定的，不便调节。PSA制氮制取的氮气纯度一般在95%-99.9%范围内，假如需要更高纯度的氮气需增加氮气净化设备。氮气纯度只受产品氮气负荷的影响，在其他条件不变情况下，氮气排出量越大，氮气的纯度就越低；反之则越高。因此，对于一套PSA制氮设备只要负荷允许，其产品纯度可以在90-99.9%之间任意调节。PSA制氮没有氮气储存装置，制氮系统停止，氮气供应就终止。
运行控制比较
深冷法由于是在极低温度下进行的，设备在投入正常运行之前，必须有一个预冷启动过程，启动时间即从膨胀机启动至氮气纯度达到要求的时间一般不小于12
h；设备在进入大修之前，必须有一段加温解冻的时间，一般为24
h。因此，深冷法制氮设备不宜常常起、停，宜长时间连续运行。PSA法启动时，只要按一下按钮，启动30
min内便可以获得合格的氮气产品，假如需要高纯的氮气，那么经过氮气净化装置，大约再用30
min便可获得99.99%-99.9999%的高纯氮气。停机时也只需按一下按钮便可。因此，PSA制氮特殊适用于间断运行的情况。现在深冷法制氮虽然一般均采用先进的DCS（或PLC）计算机控制技术，实现中控、机旁、就地一体化的控制，但是过程仍需专业人员实时监控。PSA制氮采用智能化全自动控制，按钮即可进行氮气生产，无需专人管理。
结论
深冷法制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢(12-24 h），安装要求高、周期较长。深冷法制氮装置宜于大规模工业制氮，而中、小规模制氮就显得不经济。与深冷法相比，PSA法具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15-30 min)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，故在1000 Nm3/h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法。
