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氮气发生器主要由哪四大部件组成 发生器工作原理

时间:2020-05-26    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
  氮气发生器将空气做为原料,利用物理方法将其中的氧与氮分离而获得氮气,根据分类方法的不同,可以分为深冷空分法、分子筛空分法和膜空分法,该仪器是按照变压吸附技术设计、制造的氮气制取设备。采用进口碳分子筛做为吸附剂,在常温下变压吸附原理分离空气制取高纯度的氮气,通常使用两吸附塔并联,由进口PLC控制进口气动阀自动运行,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。
 
  氮气发生器主要由储罐组件、净化组件、氮气缓冲系统、氮氧分离系统等四大部件组成。
 
  储罐组件由空气储罐、安全阀、球阀等组成,其作用是保证系统用气平稳外,还可以降低压缩空气的出气温度,使压缩空气中水、油等杂质随压缩空气温度的降低而分离出来,有利于延长后处理设备寿命,同时提高压缩空气的品质。
 
  进而降低气流脉动,达到缓冲作用,从而减小系统压力波动,使压缩空气平稳地通过压缩空气净化组件,以便充分除去油水杂质,减轻后续PSA氧氮分离装置的负荷。同时,在吸附塔进行工作切换时,它也为PSA氧氮分离装置提供短时间内迅速升压所需的大量压缩空气,使得吸附塔内压力很快上升到工作压力,保证了设备可靠稳定的运行。
 
  净化组件主要由管道过滤器、精过滤器、超精过滤器、冷冻干燥机、除油器等组成,其作用是除去压缩空气中的尘埃、水和油,为氮氧分离系统提供清洁的原料。
 
  提供的压缩空气首先要通入压缩空气净化组件,压缩空气先由管道过滤器除去大部分的油、水、尘,再经冷冻干燥机进一步除水、精过滤器除油、除尘,并由在紧随其后的超精过滤器进行深度净化。根据系统工况,用来防止可能出现的微量油渗透,为碳分子筛提供充分保护,设计严谨的净化组件确保了碳分子筛的使用寿命。
 
  氮气缓冲系统由缓冲罐、粉尘过滤器、流量计、气动阀、节流阀、氮气纯度分析仪等组成。其主要作用是使氮气压力、纯度和流量平稳,氮气纯度分析仪可即时测出氮气纯度,并自动控制气动阀将不合格氮气排空。
 
  用于均衡从氮氧分离系统分离出来的氮气的压力和纯度,保证连续供给氮气稳定。同时,在吸附塔进行工作切换后,它将本身的部分气体回充吸附塔,一方面帮助吸附塔升压,另外也起到保护床层的作用,在设备工作过程中起到极重要的工艺辅助作用。
 
  氮气发生器中的氮氧分离系统是制氮设备的主要部件,由两个交替工作的吸附塔(塔内装碳分子筛)和气动阀、节流阀、消音器等组成。根据碳分子筛对空气中主要成分氧气和氮气的吸附速率不同,在加压吸附和降压脱附过程中实现氮氧分离,而加压吸附与降压脱附过程由可编程控制器按一定程序控制电磁阀,并由电磁阀控制相应的气动阀自动运行。
 
  装有专用碳分子筛的吸附塔共有两只,当洁净的压缩空气进入A塔入口端经碳分子筛向出口端流动时,O2、CO2和H2O被其吸附,产品氮气由吸附塔出口端流出,经过一段时间后,A塔内的碳分子筛吸附饱和。这时A塔自动停止吸附,压缩空气流入B塔进行吸氧产氮,对并A塔分子筛进行再生。分子筛的再生是通过将吸附塔迅速下降至常压脱除已吸附的O2、CO2和H2O来实现的。两塔交替进行吸附和再生,完成氧氮分离,连续输出氮气。上述过程均由可编程序控制器来控制。当出气端氮气纯度大小设定值时,PLC程序作用,自动放空阀门打开,将不合格氮气自动放空,确保不合格氮气不流向用气点。

氮气发生器的故障处理

    氮气发生器的工作原理是分离空气,电解膜的负极侧发生氧化反应,吃掉空气中的氧化性气体,在正极侧还原,空气流过电解池后就只剩下氮气和惰性气体,故国内发生器的纯度大多标有“相对含氧量”;

    氮气的纯度和空气流速,有效分解面的长度,氮气发生器电解电势的强弱都有关系,这种分离方法也决定了氮气的纯度不可能做的很高。加入电解质的作用就是提高水的导电率,使电化学反应能顺利进行。

 

    有关氮气发生器的这两点是你不知道的:

    当氮气发生器氮气压力达不到设定值时,首先观察流量表,如流量显示较平时偏大,基本可断定整个体系有漏气点。

    处理方式:

    关闭电源,卸下气路,将氮气出口用密封螺帽封紧,开启电源,看压力能否达到设定值,并看流量显示能否达到“000”,如果流量显示能回零,说明仪器本身不存在漏气,请检查气体输出口以后的管路,及用气设备是否漏气。

    如流量显示不能回零,则仪器存在漏气点,请用皂液检查干燥管是否存在漏气现象。

    空压机频繁启动时,氮气发生器可能存在漏气。请检查氮气流量显示是否与用气设备的实际用气量一致,若果相差太大基本可断定整个体系有漏气点,请按上述常见故障(1)进行检查漏气点,并请用皂液检查空气干燥管是否存在漏气现象。如未检出干燥管漏气,请与本公司取得,以获得。

    氮气发生器使用注意事项:

    1)使用前检查氮气发生器进风口是否有杂物堵塞,注意清理。

    2)仪器活塞密封圈有一定的寿命,使用完毕后请及时关闭仪器。

    3)仪器使用一段时间后,电解液会逐渐减少,当电解液接近下限时应及时补水,加液时不要超过上限。

    4)氮气发生器切勿在未接空气源时空载运行,否则会造成整个仪器报废。

    5)仪器如需搬运时,把储液桶中的电解液用吸液管吸干净,然后盖好上盖,以免在运输中残留的电解液外溢,将整个仪器腐蚀,造成无法修复的后果。

    6)如仪器停机一个月或一个月以上时间,请把电解液抽出。

    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。

    该仪器采用先进的开关电源,提高电解分离效率;拥有改进的双阴极不锈钢电解分离池,电解制氮、排氧同步进行,电解液循环畅通。

标签: 氮气发生器
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高纯氮气发生器的原理如何?

    电化学分离法和物理吸附法(需“加液”)概况:

    采用电化学分离法和物理吸附法的高纯氮气发生器可以制取纯氮、氧气等气体。它利用恒定电位电解法,采用微孔膜(例如石棉膜)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、氧气室压差(1MPa)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。

    采用这种原理产生的氮气存在的问题很多。主要的问题有:

    1.加KOH液体(水)的高纯氮气发生器所产生的氮气中含水量高且带有一定腐蚀性,容易造成色谱仪调试不稳定,一旦长时间使用该氮气必然造成色谱柱柱效降低。

    2.利用该原理产生的氮气如果长时间在常压(标准大气压)条件下使用,会造成严重的返液(回液)现象。为了防止返液,厂家设计了各种装置来尝试解决这个问题,但是均不能解决根本性的问题。

    毕竟它还是要加液的,一旦防返液的装置出现故障就会造成气路及色谱柱报废,严重的甚至可能导致气相色谱仪全部报废。

    3.氮气纯度偏低,对色谱仪的热导检测器的热敏元件会造成氧化,时间一久热导检测器的灵敏度降低。

    鉴于存在以上三点的问题,很多色谱仪厂家、仪器经销商及维修人员均不建议使用该种原理产生高纯氮气发生器来做气相色谱仪载气。

    采用中空纤维膜法(无需“加液”):

    两种或两种以上的气体混合通过高分子膜时,由于各种气体在膜中的溶解度和扩散系数的差异,导致不同气体在膜中相对渗透速率有所不同。根据这一特性,可将气体分为“快气”和“慢气”。

    当混合气体在驱动力-膜两侧压差的作用下,渗透速率相对较快的气体和水、氧、二氧化碳等透过膜后在膜渗透侧被富集,而渗透速率相对较慢的气体如氮气、一氧化碳、氩气等则在滞留侧被富集,从而达到混合气体分离之目的。

    当以加压净化空气为气源时,氮气等惰性气体被富集成高纯度供生产应用,由渗透侧排空的为富氧空气。氮膜系统可将廉价的空气中氮从78%提高到95%以上,高可得到99.9%的纯氮。

    该高纯氮气发生器可以用于气相色谱仪做载气,分析组分成分要求不高的行业。

    采用气相色谱分离技术(无需“加液”):

    这是一种新型的空气分离方法,它以压缩空气为原料,合成分子筛为吸附剂,采用气相色谱柱吸附流程,在常温压力下,利用空气中的氧和氮在分子筛中的扩散速度不同,把氧和氮加以分离,氮气的纯度和产气量可按客户需要调节。

    所产生气体流速稳定,氮气纯化彻底,产出的氮气纯度高,高可得到99.9995%的纯氮,适用于各种气相色谱检测器

    该系列高纯氮气发生器只要一按开关,便可以源源不绝的生产出高质量和高纯度的氮气,运行稳定可靠,重要的是它不需要任何化学消耗品。

    操作方便,可24小时无人值守。且它可以在不需任何监管和最低保养的情况下无故障地运行。

标签: 高纯氮气发生器
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