氮气发生器是一种先进的气体分离技术,以优质进口碳分子筛(CMS)为吸附剂,采用常温下变压吸附原理(PSA)分离空气制取高纯度的氮气。
制氮机系统原理
氧、氮两种气体分子在分子筛表面上的扩散速率不同,直径较小的气体分子(O2)扩散速率较快,较多的进入碳分子筛微孔,直径较大的气体分子(N2)扩散速率较慢,进入碳分子筛微孔较少。
利用碳分子筛对氮和氧的这种选择吸附性差异,导致短时间内氧在吸附相富集,氮在气体相富集,如此氧氮分离,在PSA条件下得到气相富集物氮气。
碳分子筛对氧和氮在不同压力下某一时间内吸附量的变化差异曲线:
一段时间后,分子筛对氧的吸附达到平衡,根据碳分子筛在不同压力下对吸附气体的吸附量不同的特性,降低压力使碳分子筛解除对氧的吸附,这一过程为再生。
根据再生压力的不同,可分为真空再生和常压再生。常压再生利于分子筛的彻底再生,易于获得高纯度气体。
变压吸附制氮机(简称PSA制氮机)是按变压吸附技术设计、制造的氮气发生设备。通常使用两吸附塔并联,由全自动控制系统按特定可编程序严格控制时序,交替进行加压吸附和解压再生,完成氮氧分离,获得所需高纯度的氮气。
1)空气过滤器,冷冻干燥机,空气储罐没有正常排水。
2)冷冻干燥机不制冷没有人员及时发现。
3)制氮机前部没有配活性炭除油器.
4)制氮机消音器有大量黑色颗粒喷出。
5)有部分气动阀损坏.
6)设备使用到现在没有更换过空气过滤器滤芯。
解决问题如下:
1)空气储罐排污口加装定时排水器,以减少后处理的负荷压力。
2)备的正常使用要注意检查每个定时排水器是否正常排水,空气压力是否满足0.6mpa以上,摸冷干机进出口对比,是否有制冷效果。检查氮气纯度是否稳定。
3)空气过滤器必须按照4000小时换一次的频率来做。
4)活性炭过滤器可以有效过滤油污,可以延长优质碳分子筛使用寿命,活性炭需在3000小时或4个月更换一次。
5)制氮机气动阀门、电磁阀为动作元器件各型号建议备一只,以防后患。
制氮机维修施工现场指导步骤分为:
1)准备工作负责现场施工,人员5人,各类工具一套,焊机,割机,相应管道诺干,我公司所购部件一套。
2)施工步骤:简单清洁现场,断气断电,两人拆下吸附塔封头,两人拆下制氮机所有管道,清除吸附塔内废料,需清理干净,检查氮气设备吸附塔顶部和底部分流板是否损坏,损坏及时修理。所有管道要用压缩空气吹扫干净,气动阀门检查密封圈受损情况,严重的需要更换气动阀门。空气处理部分过滤器更新,活性炭过滤器管道改造有1人同步施工。所有工作完成,安装所有管道和阀门,通气通电,将整个系统管道吹扫一次,开始碳分子筛装料作业,具体有现场指导人员指导,装料结束后启动制氮机,一边检查各接口是否漏气,一边检测氮气纯度和产能。
3)所有工程结束后,请注意日常使用和注意事项。设备维修改造完毕后,严格按照注意事项操作,不然后问题又会重演
1)制氮机纯度:98%
2)制氮机产能:200立方每小时
3)氮气压力:0-0.65mpa之间可调
4)碳分子筛使用寿命每年以5%的产能递减(因为碳分子筛老化问题,不可避免)
5)进口碳分子筛使用寿命厂家建议5-8年,建议5年更换一次。
1、PSA变压吸附制氮。
利用氮气与其它气体分子在分子筛中的吸附能力差异,形成浓度差异的积累,在分子筛柱末端产出高纯度氮气。同时利用两根分子筛柱,一根吸附的同时引出一部分产品气为另一根解析,实现分子筛在线再生,整体表现即为仪器持续输出高纯氮气。这类发生器可根据需要,调节氮气的纯度和流量,最高可生产99、999%的氮气产品,流量可从几百毫升到几十升到几立方每分钟,纯度大小配置灵活,可根据每个需求具体定制。
2、电化学法制氮。
在氢气电解池的阴极(产氢气一侧)通入高压空气,在催化剂作用下,氢气和氧气形成微观燃料电池,完成氧化还原反应生产水,宏观上表现即为空气中的氧气被除去,剩余氮气。这种方法可以产出最高99、995%的氮气,但有几个明显的缺陷:一需用到高浓度氢氧化钾溶液做电解液,这种强碱溶液与气体直接接触,对气体质量有潜在影响,并有随气路输出的可能性;二单位成本高,比如标称产氮300ml/min,实际稳定使用150ml/min,不适合做大流量氮气发生器;三反应过程只去除了空气中的氧气,其它杂质气体并没有涉及,并且反应过程对电解池制作技术要求很高,不合适的电解池制作技术会造成氮气纯度数量级的降低。这类氮气发生器作为一种小流量氮气来源,总费用不过几千元,常被用于色谱载气和小容量保护,是一种低成本的解决方案;
3、膜分离制氮。
高压空气通过中空纤维膜组件,氮气分子和氧气分子的扩散速度差别积累,在膜组件输出端形成高纯度的氮气,最终形成的产品气纯度最高可达99%,气体流量>5000ml/min,并且可以累加使用,不影响产品质量,在不考虑其它限制条件的情况下,气体装置可以无限扩充。这种制氮方法膜分离制氮在工业上有不少的应用,在实验室主要用于对气体纯度要求不特别高的吹扫、保护、对氧气的置换等。这类发生器的主要优点是流量大,实验室级别产品一般在50L/min上下,并可随意扩充,同时寿命长,膜组件作为核心部件,在空气源稳定的情况下,寿命可达10年,且维护成本极低;缺点是氮气纯度不能达到高纯级,膜组件目前均为进口,国内不能提供,成本较高,仪器价格也相对高。