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氮气发生器的原理和优点
- 2021-07-16-

氮气发生器的原理和优点

  氮气发生器是一种先进的气体分离技术,采用优质进口碳分子筛(CMS)作为吸附剂,采用常温变压吸附原理(PSA)分离空气,产生高纯度氮气。原理:在分子筛表面,氧气和氮气分子在分子筛表面的传播速度不同。直径越小,进入碳沸石的气体分子越多,进入碳沸石的气体分子(N2)传播速度慢,进入碳分子筛的微孔越少。碳分子筛在选择氮和氧气时存在吸附差异。


1.用电化学方法制造氮气。

  氢电解池的阴极(产氢侧)通向高压空气,在催化剂的作用下,氢氧与氧形成微观燃料电池,完成氧化还原反应产生水,宏观表现为空气中的氧气去除,剩余的氮气去除。该发明可产生高达99.995%的氮气,但存在明显的缺点:首先,需要使用高浓度的氢氧化钾溶液作为电解液,这种强碱溶液与气体直接接触会对气体质量产生潜在的影响,并有可能产生随气路输出;其次,单位成本高;第三,反应过程只去除空气中的氧气,其他杂质不涉及,而且反应过程对电解池的生产工艺要求很高,不适当的电解池生产工艺会导致氮气纯度下降。氮气发生器的总成本只有几千元,常用于色谱载气和小容量保护,是一个低成本的解决方案。


2.氮素膜分离。

  高压空气通过空心纤维膜组件积聚氮分子与氧分子的扩散率差,在膜组件的输出端形成高纯氮,产品气体纯度高达99%,气体流量>5000ml/分钟,可以积累使用,不影响产品质量。气体装置可以无限扩展,不需要考虑其他限制。该方法广泛应用于工业上,主要用于净化、保护和更换对气体纯度要求较低的实验室。

  该发生器的主要优点是流量大,实验室级产品一般为50L/min,可以自由扩展。可以延长寿命。膜片组件作为核心部件,在气源稳定的情况下寿命达到10年,维护费用极低的缺点是氮纯度达不到高纯度,膜片组件目前全部进口,国内无法提供,成本高,仪器价格相对较高。


3.PSA氮的变压吸收。

  不同氮和其他气体分子对分子筛的吸附能力不同,形成浓度差的积累,在分子筛柱末端产生纯度高的氮。利用两个分子筛,一个吸附,一个分析,另一个分析,在线再生产物中的一些气体,实现分子筛的整体性能。


主要好处:

1.程序控制。

控制系统采用专用芯片。每个过程都由程序控制完成。自动恒压、恒流和氮气流量可根据用量自动调节0-300毫升/分钟。


2.先进技术。

电池组采用垂直单液双阴极。膜法分离新技术,催化层采用PCAN载体和贵金属催化剂,催化效率高,产气量大,氮纯度高。经过100小时以上的高压和大电流老化试验,电解池的性能和工作状态极其稳定。


3.三级催化。

除了二级催化剂,还可以使用三极催化剂。本发明采用新型贵金属,输出氧含量小于3ppm。


4.氮气产生湿度低;

氮气发生器采用超高分子渗透分离技术和高效除湿装置,降低原湿度,停车后自动排水。通过金属聚合物的除湿和二次吸附,氮的纯度大幅度提高。


5.操作简单。

无需运输钢瓶,省去了搬运钢瓶的痛苦。只需打开电源开关即可产生氮气,可连续使用或间歇使用,氮气产量稳定,不衰减。