一、PSA(PRESSURE SWING ADSORPTION)变压吸附制氮机简介
市场上目前的供氮方式主要有液氮、瓶装氮、现场制氮。综合三种供氮方
式，现场制氮是目前最经济、高效、节能的的一种供氮方式。现场制氮适合于用
气量在1000Nm3/h以下的用户。现场制氮的一种主要方式即是PSA变压吸附制氮
机。
该制氮机具有经济、高效、运行成本低、适应性强、易于操作、安全方便
等特点。
二、PSA变压吸附制氮机原理
主要是基于碳分子筛对氧和氮的吸附速率不同，碳分子筛优先吸附氧，
而氮大部分富集于不吸附相中。碳分子筛本身具有加压时对氧的吸附容量增加，
减压时对氧的吸附量减少的特性。利用这种变压吸附的特性，实现氧气和氮气
的分离，得到我们所需要的气体组分。由于吸附剂有一定的吸附容量，当吸附
饱和时就需要再生，所以单吸附床的吸附是间歇式的，为保证连续供气，采用
双吸附塔并联交替进行吸附，一塔工作一塔再生，连波峰焊技术续产氮。
三、变压吸附制氮机主要使用领域
、冶金、金属加工行业
通过变压吸附制氮机制取到纯度大于99.5%的氮气，通过和氮气纯化设备
的联合使用纯度大于99.9995%、露点低于-65℃的高品质氮气。用于退火保护
气氛、烧结保护气氛、氮化处理、洗炉及吹扫用气等。广泛应用于金属热处理、
粉末冶金、磁性材料、铜加工、金属丝网、镀锌线、半导体、粉末还原等领域。
、化工、新材料行业
通过变压吸附制氮机制取纯度大于98%或所需要纯度的氮气。主要用于化
工原料气、管道吹扫、气氛置换、保护气氛、产品输送等。主要应用于化工、
氨纶、橡胶、塑料、轮胎、聚氨脂、生物科技、中间体等行业。
、食品、医药行业
通过变压吸附制氮机制取纯度大于98%或纯度为99.9%的氮气。通过xx、
除尘、除水等处理，得到高品质的氮气，满足该行业的特殊要求。主要应用于
食品包装、食品保鲜、医药包装、医药置换气、医药输送气氛。
、电子行业
通过变压吸附制氮机波峰焊 原理制取纯度大于99.9%或99.99%以上的氮气，或经过
氮气纯化设备得到纯度大于99.9995%、露点低于-65℃的高品质氮气。用于
电子产品的封装、烧结、退火、还原、储存等。主要应用于波峰焊、回流焊、
水晶、压电、电子陶瓷、电子铜带、电池、电子合金材料等行业。
、其他使用领域
制氮机除了使用在以上行业以外，在煤炭、石油、油品运输等众多领域也
得到广泛使用。随着科技的进步和社会的发展，氮气的使用领域也越来越广泛，
现场制气（制氮机）以其投资省、使用成本低、使用方便等优点已经逐渐取代
液氮蒸发、瓶装氮气等传统供氮方式。我司可根据用户的实际用气情况进行设计
、制造。
四、GASPU变压吸附制氮设备的技术特点
优良的流程设计
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德国Carbotech变压吸附流程
可靠的阀门控制
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德国Burkert或GEMU气动阀和电磁阀
先进的控制系统
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德国Siemens可编程序控制器
准确的分析仪器
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德国进口燃料氧电极
高效的碳分子筛
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德国Carbotech进口BF碳分子筛
独特的压紧台式波峰焊技术
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德国Carbo Tech "暴风雪法的装填技术，此技术代表国际{zx1}的装填方式，在结构方面使制氮机的气流分布均匀、充分、无死角。顶部采用Carbo Tech椰垫形成无数个细小的纤维弹簧，使碳分子筛受力均衡，无受力盲区。
五、技术指标
气量：～1000Nm3/h
纯度：98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%～99.9999％
露点：≤-40～-65℃
六、制氮机型号规格表
PD-4N型制氮机 纯度：99.99%
型号规格
产气量（Nm3/h）
原料空气（Nm3/h）
长×宽（mm×mm）
PD5-4N
5
30
1650×1100
PD10-4N
10
60
1900×1300
PD20-4N
20
120
2200×1400
PD30-4N
30
189
2400×1500
PD40-4N
40
252
2400×1600
PD50-4N
50
318
2600×1600
PD60-4N
60
378
2600×1600
PD80-4N
80
504
2900×1800
PD100-4N
100
630
3200×1800
PD150-4N
150
948
3200×1800
PD200-4N
200
1266
3600×2000
PD300-4N
300
1896
3700×2400
PD400-4N
400
2532
4400×2600
PD500-4N
500
3162
4800×2800
PD600-4N
600
3798
4800×2800
PD800-4N
800
5064
5200×3000
七．氮气发生器系统
．氮气发生器工作原理
变压吸附（Pressure Swing Adsorption ,简称PSA）是一种先进的气体分离技术，它在当今世界的现场供气方面具有不可替代的地位。
用碳分子筛（CMS）制氮主要是基於氧和氮在碳分子筛中的扩散速率不同，在0.7-1.0Mpa压力下即氧在碳分子筛表面的扩散速度大於氮的扩散速度，使碳分子筛优先吸附氧，而氮大部分富集於不吸附箱中。碳分子筛本身具有加压时对氧的吸附容量增加，减压时对氧的吸附量减少的特性。利用这种特性采用变压吸附法进行氧、氮分离。从而得到98% ～99.999%的氮气。变压吸附制氮无铅波峰焊机采用双吸附塔并联交替进行吸附产氮，减压再生，实现空气的氮氧分离，连续产氮。
氮气发生器流程概述
首先由空压机（螺杆式）提供压缩空气，经空气储罐除去压缩气中的液态水和油，再经由冷干机、三级筛检程式、活性炭筛检程式除去压缩空气中的水、油、粉尘，为制氮机（氮气发生器）提供纯净的、稳定的压缩空气，也就是我们产生成氮气的原料。再经过制氮机通过变压吸附进行氧、氮分离，生产出氮气；氮气经过氮气精密分析仪器实现再线检测，并同时实现不合格气体自动放空和报警可配，全程介面实现无人操作。
．氮气发生器流程细述
中压吸附：由於碳分子筛表面的微孔大小与氧分子直径大小相差无几，在中压情况下，碳分子筛会选择吸附压缩空气中的氧气，对氮气不吸附，故氮气由吸附塔顶部流出，从而实现产氮。
常压再生：在迅速放空情况下，碳分子筛会释放所吸附的氧气波峰焊参数，使分子筛得到再生，以便下一次使用。
两塔均压：一吸附塔工作结束后，在两秒（时间可设定）内，工作结束塔的气体向准备工作的吸附塔吹气，这样减少升压时间，同时压力变化较从大气压升至工作压力小，减少分子筛 冲刷，增加产气量。
反吹冲洗：工作塔会由少量氮气对放空塔进行冲洗，将分子筛中没有放空的余氧赶掉，是再生塔的分子筛再生更充分。
氮气升压：利用氮气缓冲罐的纯气对吸附塔进行升压，提高产气率，提高气体纯度，实现开机以后快速达到指定纯度。
．分子筛装填方式：
GASPU的分子筛装填采用“暴风雪”法装填，该方法利用专业的分子筛装料工具，让分子筛在一定的落差的情况下，分子筛颗粒以近乎相同速度向吸附塔内装填，在吸附塔内均匀装填，使用该方法能；使分子筛装填密度大於650g/l，甚至到670g/l，装填紧密，在工作过程中减少冲刷，提高使用效率。
吸附塔结构，采用Carbo Tech技术设计，其技波峰焊机工作原理术核心在於：
1)：合理高效的气流分布器，使压缩空气能充分通过分子筛，无死角。
2)：蝶形封头，在吸附塔内形成极小的上下空腔，减少压缩空气的耗量。
）：内部制造完毕，内壁采用喷丸处理，除锈光亮。
工作系统：环境空气经螺杆压缩机吸入，一级压缩至0.7-0.8Mpa。空气压缩机后冷却器使压缩空气温度降至35℃，大部分汽态水和油被冷却后脱除。空气离开空气压缩机后，进入一级过滤器，在此除去大部分尘埃颗粒和油水滴。然后进入冷冻干燥机使更多的水和油蒸汽被冷凝除去，再经过两级过滤器进一步降低粉尘和油含量。
功能：除油，除水，除尘，为后级制氮设备担供纯净稳定的压缩空气，减轻分子筛的负荷，保证设备的长期稳定安全的运行和可靠使用。
八．SMT中氮气气氛下的焊接
摘要在氮气保护下进行波峰焊和再流焊，将成为表面组装中技术的主流，环氮波峰焊机与甲酸技术相结合，环氮再流焊机活性极小型波峰焊低的焊膏、甲酸相结合，能去除清洗工艺。当今迅速发展的SMT焊接技术中，遇到的主要问题是如何破除氧化物，获得基材的纯净表面，达到可靠的连接。通常，使用焊剂来去除氧化物，润湿被焊接表面，减小焊料的表面张力，防止再氧化。但同时，焊剂在焊接后会留下残留物，对PCB组件造成不良影响。因此，必须对电路板彻底清洗，而SMD尺寸小，不焊接处的间隙也越来越小，彻底清洗已不可能，更重要的是环保问题。在1994年国际组织发现CFC对大气臭氧层有破坏，作为主要清洗剂的CFC必须禁用。解决上述问题有效的办法是在电子装联领域中采用免清洗技术。
1. 氮气保护加甲酸的免清洗技术基本介绍
在氮气中加入少量且定量的甲酸HCOOH已被证实是一种有效的免清洗技术，焊接后不用任何清洗，无任何副作用或任何对残留物的担心。
氮气作为保护气体极其合适，主要是它的内聚能量高，只有在高温和高压下波峰焊(^gt; 500°C，^gt;100bar)或添加能量的情况下，才会发生化学反应，目前已掌握了一个生产氮气的有效方法。空气中氮气约占78%，是一种取之不尽、用之不竭，经济性极好的保护气体。
氮气作为保护气体，在焊接中的主要作用是排除焊接过程中的氧气，增加可焊性，防止再氧化。
焊接可靠，除了选择合适的焊料，一般还需要焊剂的配合，焊剂主要是去除焊接前SMA组件焊接部位的氧化物以及防止焊接部位的再氧化，并形成焊料优良的润湿条件，提高可焊性。试验证明，在氮气保护下加入甲酸后即能起到如上作用。另外，在氮气保护下使用甲酸HCOOH作为活化剂焊接时，金属氧化物的还原程序为：
MeO HCOOH 热Me CO2 H2
注：Me即金属
此化学方程式表明，在金属氧化物的分解过程完成后，没有任何残留物留下来，亦没有留下任何对环境有害的物质，并且，由于在缺氧环境下，还原出的金属不会再氧化。
此外，甲酸在160°C以上即分解放出二氧碳和氢气，因此波峰焊机价格，经过波峰焊与回流焊的产品上无残留甲酸。
2. 氮气加甲酸技术用于波峰接机
有关保护气体用在焊锡方面的{dy}份报告，是德国西门子公司在八十年代初发表的，经过多年发展后，现已被很多厂家采用。实验表明，通常的波峰焊接机不能改装成氮气保护的机器。目前，有一种产品是采用隧道式焊接槽结构的环氮波峰焊接机，其机身主要是一个隧道式的焊接加工槽，上盖由几块可打开的玻璃组成，确保氧气不能进入加工槽内。当氮气通入焊接，利用保护气体和空气的不同比重，氮气会自动把空赶出焊接区。
在焊接进行过程中，PCB板会不断带入氧气注入焊接区内，因此要不断将氮气注入焊接区内，使氧气不断排到出口。
氮气加甲波峰焊锡系统如下图：
氮气波峰焊锡系统
这种系统的氮气耗量为18-20M3/h，成本较高，甲酸用量少，几乎可不计成本。
效果：
①、从根本上xx了焊料的氧化，改善了液态焊波峰焊 价格料的润湿性能。
②、焊后无残留物，实现了彻底的免清洗工艺，节省了清洗设备的投资及清洗设备所需的材料费、操作费，保护了环境。
③、用氮气后不良率降低75%。
④、在氮气下形成的焊点寿命较长。
3. 氮气加甲酸技术用于再流炉
氮气加甲酸技术一般应用于红外加强力对流混合的隧道式再流焊炉中，进口和出口一般设计成开启式，而在其内部有多道门帘，密封性好，能使组件的预热、干燥、再流焊接冷却都在隧道内完成。在这种混合气氛下，使用的焊膏中不需含有活化剂，焊后无残留物留在PCB板上。
效果：
①、减少氧化，减少焊球的形成，不存在桥接，对精细间距器件的焊接极为有利。
②、节省了清洗设备，保护了地球环境。
③、由氮气所带来的附加成本容易从节约的成本中收回，成本节约从缺陷减少及其所需人工节约而来。
缺点：
①、氮气用量16-18M3/h，成本较高。
②、使用时需为炉内的残氧浓度进行测试，因实现清洗焊接是以高波峰焊机纯度氮气为代价。
以上简单介绍了一种技术。要提高可靠性，于96年引进了SMT生产线，其中的再流焊炉与波峰焊均为使用氮气保护技术的机型，使用至今取得了较为理想的效果。由于航天产品数量较少，因而是我们的生产线多数情况下是在加工对外承接的民用消费电子产品，因其对可靠性并不要求万无一失而要求加工成本要低，此时只好取消氮气保护措施。