大容量高純氮氣發生器的工作原理
更新時間：2016-07-18 點擊次數：3174
氮氣是zui常用的惰性氣體，價格低廉，易制無毒，在實驗室中常用做色譜載氣、吹掃、保護等。實驗室的氮氣來源主要有三種，一是鋼瓶氣，二是管道氣，三是氮氣發生器。鋼瓶氣氣體質量高，但鋼瓶屬于壓力容器，運輸和保存需要一定的資質，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，適合大型工廠或用氣單位集中的工業園區，用氣量大建設費用高；氮氣發生器為現場制氮，多為小型氣站或者實驗室儀器或小型生產線單*對一配套，使用靈活費用可控，對運輸和保存沒有特殊要求，為越來越多的實驗室用戶選擇。
大容量高純氮氣發生器按原理分為三種，現簡單介紹如下，供各位用戶參考：
1，電化學法制氮。在氫氣電解池的陰極（產氫氣一側）通入高壓空氣，在催化劑作用下，氫氣和氧氣形成微觀燃料電池，完成氧化還原反應生產水，宏觀上表現即為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產出zui高99.995%的氮氣，但有幾個明顯的缺陷：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，比如我公司生產的XYN-300型，標稱產氮300ml/min，實際穩定使用150ml/min，不適合做大流量氮氣發生器；三反應過程只去除了空氣中的氧氣，其它雜質氣體并沒有涉及，并且反應過程對電解池制作技術要求很高，不合適的電解池制作技術會造成氮氣純度數量級的降低。這類氮氣發生器作為一種小流量氮氣來源，總費用不過幾千元，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，不影響產品質量，在不考慮其它限制條件的情況下，氣體裝置可以無限擴充。這種制氮方法膜分離制氮在工業上有不少的應用，在實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。這類發生器的主要優點是流量大，實驗室產品一般在50L/min上下，并可隨意擴充，同時壽命長，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；缺點是氮氣純度不能達到高純級，膜組件目前均為進口，國內不能提供，成本較高，儀器價格也相對高。我公司生產的氮氣發生器中，型號末端帶M的即為膜分離制氮產品，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選用；膜分離氮氣發生器可以很好的適用液質聯用儀的用氮要求。
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，在分子篩柱末端產出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時引出一部分產品氣為另一根解析，實現分子篩在線再生，整體表現即為儀器持續輸出高純氮氣。這類發生器可根據需要，調節氮氣的純度和流量，zui高可生產99.999%的氮氣產品，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，可根據每個需求具體定制。PSA變壓吸附技術在工業中應用很廣泛，已發展幾十年，是很成熟的技術。技術難點主要是分子篩柱填裝技術，分子篩填裝不好，會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的PSA變壓吸附氮氣發生器產品，使用流行的暴風雪填裝法，同時配合內筒恒壓閥和中部均壓技術，分子篩壽命長，針對實驗室需求開發出多種型號，可供對純度和流量都有較高要求的中客戶選用。
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