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。
氮气发生器仪器特点:
1)可取代高压氢气瓶,使实验室仪器化,保证安全。
2)工作过程全自动控制,操作简单,日常维护方便。
3)数码显示产氢量,便于观测仪器工作状态和故障判断。
4)寿命长,可连续或间断使用,产气稳定,不衰减。
5)设有过压保护装置,安全可靠。
氮气发生器广泛运用于石油天然气行业的以下方面:
欠平衡钻井、完井
油气三采, 提高油气的采收率
油气管道吹扫。
氮气发生器作用范围 :
氮气发生器以空气为原料,以碳分子筛作为吸附剂,运用变压吸附原理,利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法,通称PSA制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。
氮气发生器与传统制氮法相比,它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15~30分钟)、能耗低,产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节,操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点,故在1000Nm3/h以下氮气发生器中颇具竞争力,越来越得到中、小型氮气用户的欢迎,PSA氮气发生器已成为中、小型氮气用户的方法。
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氮气发生器是一套能提取氮气的设备,它主要应用领域为:航空航天、核电核能、食品医药、石油化工、电子工业、材料工业、国防军工和科学实验等领域。下面介绍几种氮气发生器的工作原理。
1、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,比如我公司生产的XYN-300型,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。
2、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。我公司生产的氮气发生器中,型号末端带M的即为膜分离制氮产品,如XYN-5LM可供对氮气使用量在几升、几十升到几百升每分钟的用户选用;膜分离氮气发生器可以很好的适用液质联用仪的用氮要求。
3、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。
【导读】实验室有很多仪器需要用到氮气,如液质联用仪、GC/GC-MS、前处理仪器、保护气等,不同仪器对氮气的要求也是不一样的,主要体现在氮气的纯度、流速、压力
实验室有很多仪器需要用到氮气,如液质联用仪、GC/GC-MS、前处理仪器、保护气等,不同仪器对氮气的要求也是不一样的,主要体现在氮气的纯度、流速、压力和稳定性。
那我们该如何选择合适的氮气发生器呢?
相较而言,液质离子源需要纯度相对较高(97~99.9)、流速大 (一般几十升每分钟)、且非常洁净、干燥的氮气流;GC/GC-MS需要纯度高(zui少99.99%),但流速低(300ml/min)的氮气;前处理仪器需要纯度不高(95~99%),但流速高的氮气。
膜分离制氮技术因其分离过程非常简单可靠、无噪音污染的技术特点非常适合对氮气要求流速大、纯度不高的仪器,如液质联用仪,前处理仪器等;
PSA制氮技术因其能产生纯度高达99.999%的氮气,但其在大流速上的不稳定性的特点通常应用在给GC/GC-MS提供氮气。
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