大容量高純氮氣發(fā)生器的工作原理
更新時(shí)間：2016-07-18 點(diǎn)擊次數：2183
氮氣是zui常用的惰性氣體，價(jià)格低廉，易制無(wú)毒，在實(shí)驗室中常用做色譜載氣、吹掃、保護等。實(shí)驗室的氮氣來(lái)源主要有三種，一是鋼瓶氣，二是管道氣，三是氮氣發(fā)生器。鋼瓶氣氣體質(zhì)量高，但鋼瓶屬于壓力容器，運輸和保存需要一定的資質(zhì)，偏遠地區更換麻煩，費用高；管道氣為大規模制氮，統一調度使用，適合大型工廠(chǎng)或用氣單位集中的工業(yè)園區，用氣量大建設費用高；氮氣發(fā)生器為現場(chǎng)制氮，多為小型氣站或者實(shí)驗室儀器或小型生產(chǎn)線(xiàn)單*對一配套，使用靈活費用可控，對運輸和保存沒(méi)有特殊要求，為越來(lái)越多的實(shí)驗室用戶(hù)選擇。
大容量高純氮氣發(fā)生器按原理分為三種，現簡(jiǎn)單介紹如下，供各位用戶(hù)參考：
1，電化學(xué)法制氮。在氫氣電解池的陰極（產(chǎn)氫氣一側）通入高壓空氣，在催化劑作用下，氫氣和氧氣形成微觀(guān)燃料電池，完成氧化還原反應生產(chǎn)水，宏觀(guān)上表現即為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產(chǎn)出zui高99.995%的氮氣，但有幾個(gè)明顯的缺陷：一需用到高濃度氫氧化鉀溶液做電解液，這種強堿溶液與氣體直接接觸，對氣體質(zhì)量有潛在影響，并有隨氣路輸出的可能性；二單位成本高，比如我公司生產(chǎn)的XYN-300型，標稱(chēng)產(chǎn)氮300ml/min，實(shí)際穩定使用150ml/min，不適合做大流量氮氣發(fā)生器；三反應過(guò)程只去除了空氣中的氧氣，其它雜質(zhì)氣體并沒(méi)有涉及，并且反應過(guò)程對電解池制作技術(shù)要求很高，不合適的電解池制作技術(shù)會(huì )造成氮氣純度數量級的降低。這類(lèi)氮氣發(fā)生器作為一種小流量氮氣來(lái)源，總費用不過(guò)幾千元，常被用于色譜載氣和小容量保護，是一種低成本的解決方案；
2，膜分離制氮。高壓空氣通過(guò)中空纖維膜組件，氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差別積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣，zui終形成的產(chǎn)品氣純度zui高可達99%，氣體流量>5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產(chǎn)品質(zhì)量，在不考慮其它限制條件的情況下，氣體裝置可以無(wú)限擴充。這種制氮方法膜分離制氮在工業(yè)上有不少的應用，在實(shí)驗室主要用于對氣體純度要求不特別高的吹掃、保護、對氧氣的置換等。這類(lèi)發(fā)生器的主要優(yōu)點(diǎn)是流量大，實(shí)驗室產(chǎn)品一般在50L/min上下，并可隨意擴充，同時(shí)壽命長(cháng)，膜組件作為核心部件，在空氣源穩定的情況下，壽命可達10年，且維護成本極低；缺點(diǎn)是氮氣純度不能達到高純級，膜組件目前均為進(jìn)口，國內不能提供，成本較高，儀器價(jià)格也相對高。我公司生產(chǎn)的氮氣發(fā)生器中，型號末端帶M的即為膜分離制氮產(chǎn)品，如XYN-5LM可供對氮氣使用量在幾升、幾十升到幾百升每分鐘的用戶(hù)選用；膜分離氮氣發(fā)生器可以很好的適用液質(zhì)聯(lián)用儀的用氮要求。
3，PSA變壓吸附制氮。利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，在分子篩柱末端產(chǎn)出高純度氮氣。同時(shí)利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時(shí)引出一部分產(chǎn)品氣為另一根解析，實(shí)現分子篩在線(xiàn)再生，整體表現即為儀器持續輸出高純氮氣。這類(lèi)發(fā)生器可根據需要，調節氮氣的純度和流量，zui高可生產(chǎn)99.999%的氮氣產(chǎn)品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據每個(gè)需求具體定制。PSA變壓吸附技術(shù)在工業(yè)中應用很廣泛，已發(fā)展幾十年，是很成熟的技術(shù)。技術(shù)難點(diǎn)主要是分子篩柱填裝技術(shù)，分子篩填裝不好，會(huì )造成分子篩在氣體高低壓頻繁變化中互相摩擦碰撞粉化，微孔數量減少，分子篩性能急劇降低。上海析友分析儀器有限公司生產(chǎn)的PSA變壓吸附氮氣發(fā)生器產(chǎn)品，使用流行的暴風(fēng)雪填裝法，同時(shí)配合內筒恒壓閥和中部均壓技術(shù)，分子篩壽命長(cháng)，針對實(shí)驗室需求開(kāi)發(fā)出多種型號，可供對純度和流量都有較高要求的中客戶(hù)選用。
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