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。
信号发生器是一种能产生标准信号的电子仪器,是工业生产和电工、电子实验室中经常使用的电子仪器之一。
氮气发生器利用压缩机对氮气进行压缩,贮藏在贮气罐内,方便日后使用,压缩器主要由压缩机、储气罐、过滤器、干燥器等组成;
压缩空气经压缩后进入冷干机降温脱水,在经过过滤器除油、除尘;
然后进入装有碳分子筛的吸附塔,选择性地吸附掉氧气、二氧化碳等杂质气体组分,产生高纯度氮气。
空气源中混合气体在通过中空纤维膜时,由于溶解度以及扩散系数的差异,导致不同气体在膜中渗透速度不同。
氮气渗透速率相对较慢,进而在膜中滞留,从而达到分离纯化作用。
该仪器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。
该仪器采用电化学分离法和物理吸附法相结合的方式制取纯氮气;
利用恒定电位电解法,采用微孔膜作为两电极的分隔板,多孔气体扩散型氧电极为阴极,镍网为阳极;
且电极安装是采用硬支撑结构。该发生器可在氮气室压差下稳定工作,可避免阴极氢析出,保证产生气体的纯度氮。
具体制取氮气的方法是以空气为原料将气体送入有电解液的电解槽,在两电极间加上电压≤1.5V的直流电;
此时在槽内空气中氧气被吸收而获得氮气。其电解液采用“强制循环方式”,由电磁泵带动电解液在液路中循环,提高了电解效率。
可调节氮气的纯度和流量,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,适用于各种气相色谱检测器。
这种方法可以产出高纯度氮气,但有几个小缺陷:
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;单位成本高,不适合做大流量发生器;
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。
但是,氮气发生器作为一种小流量氮气来源,常被用于色谱载气和小容量保护,总费用不高,是一种低成本的解决方案。
故障1:打开直流高压发生器电源开关,电源指示灯和绿灯都不亮?
故障分析:检查电源保险丝,电源线和电源开关;
解决方案:如果其中任何一个出现损坏请及时更换。
故障2:打开直流高压发生器的电源开关后,电源指示绿灯闪烁并同时伴、有蜂鸣声。
故障分析:
A、没有接地;B、接地不可靠;C、使用的发电机电源或者是、经过开关柜隔离变压器的电源。
解决方案:
A、接地;B、检查接地线是否可靠,重新接地;C、如果电源经、1/1、隔离变或现场用自发电源,则必须人为将电源有一点与大地联接。
故障3:打开直流高压发生器的电源开关后,电源指示绿灯亮,高压、指示、红灯不亮(高压合不上)。
故障分析:A、调压电位器不在零位;B、过压整定开关设定为零C、高压、指示按钮灯可能损坏。
解决方案:A、把调压电位器回到零位B、过压整定开关设定为本次试验、所需要的电压值C、检查高压指示灯如有损坏请更换。
故障4:直流高压发生器在使用过程中高压数字微安表指示始终为零。
故障分析:
A、高压数字微安表可能损坏、B、微安表输出线可能短路、C、微安表输出线接触不良。
解决方案:
A、微安表返厂维修B、检查微安表输出线,如有短路碰线请、重新焊接、C、检查微安表输出线和微安表接触式电源开关,如果其中、有损坏请及时更换。