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氮气发生器三种制氮方法及其特点

杭州安研仪器制造股份有限公司 2022-02-08 14:14:11 438  浏览
  • 现代工业用氮的制取方法都是以空气为原料,将其中的氧和氮分离而获得。目前主要有三种,即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。

    1 深冷空分制氮
    深冷空分制氮是一种传统的制氮方法,已有近九十年的历史。它是以空气为原料,经过压缩、净化,再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物,利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下,前者的沸点为-183℃,后者的为-196℃),通过液空的精馏,使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大,基建费用较高,设备一次性投资较多,运行成本较高,产气慢(12~24h),安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素,3500Nm3/h以下的设备,相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20%~50%。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮,而中、小规模制氮就显得不经济。

    2分子筛空分制氮
    分子筛空分制氮是以空气为原料,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(Pressure Swing Adsorption)制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。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以下制氮设备中颇具竞争力,越来越得到中、小型氮气用户的欢迎,PSA制氮已成为中、小型氮气用户的方法。

    3膜空分制氮
    膜空分制氮是八十年代国外迅速发展的又一种新型制氮技术,在国内推广应用是近三四年的事。膜空分制氮的基本原理是以空气为原料,在压力条件下,利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。和其它制氮设备相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快(≤3分钟)、增容方便等优点,它适宜于氮气纯度≤98%的中、小型氮气用户,有佳功能价格比。而氮气纯度在98%以上时,它与相同规格的PSA制氮机相比价格要高出15%以上。由上可知,MnZn铁氧体生产企业,采用什么供气方式和何种供气技术,根据企业情况进行技术经济论证,选择佳供气方案。

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氮气发生器三种制氮方法及其特点

现代工业用氮的制取方法都是以空气为原料,将其中的氧和氮分离而获得。目前主要有三种,即深冷空分法、分子筛空分法(PSA)和膜空分法。

1 深冷空分制氮
深冷空分制氮是一种传统的制氮方法,已有近九十年的历史。它是以空气为原料,经过压缩、净化,再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物,利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下,前者的沸点为-183℃,后者的为-196℃),通过液空的精馏,使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大,基建费用较高,设备一次性投资较多,运行成本较高,产气慢(12~24h),安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素,3500Nm3/h以下的设备,相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20%~50%。深冷空分制氮装置宜于大规模工业制氮,而中、小规模制氮就显得不经济。

2分子筛空分制氮
分子筛空分制氮是以空气为原料,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(Pressure Swing Adsorption)制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。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以下制氮设备中颇具竞争力,越来越得到中、小型氮气用户的欢迎,PSA制氮已成为中、小型氮气用户的方法。

3膜空分制氮
膜空分制氮是八十年代国外迅速发展的又一种新型制氮技术,在国内推广应用是近三四年的事。膜空分制氮的基本原理是以空气为原料,在压力条件下,利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。和其它制氮设备相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快(≤3分钟)、增容方便等优点,它适宜于氮气纯度≤98%的中、小型氮气用户,有佳功能价格比。而氮气纯度在98%以上时,它与相同规格的PSA制氮机相比价格要高出15%以上。由上可知,MnZn铁氧体生产企业,采用什么供气方式和何种供气技术,根据企业情况进行技术经济论证,选择佳供气方案。

2022-02-08 14:14:11 438 0
氮气发生器几种制氮原理

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gong和科学实验等领域。为便于大家了解现状,下面我来介绍几种应用于气相色谱分析实验的氮气发生器原理,仅供大家参考。

1、电化学法制氮;

2、采用中空纤维膜分离法;

3、PSA变压吸附制氮。

1

电化学法制氮(需“加液”)

采用电化学法制氮的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。

这种方法可以产出*高99.995%的氮气,但有几个明显的缺陷:其一,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;其二,单位成本高,不适合做大流量氮气发生器;其三,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。但是,这类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,总费用不过几千元,是一种低成本的解决方案。

2

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。

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,同时寿命长,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。

3

PSA变压吸附制氮(无需“加液”)

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,*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,适用于各种气相色谱检测器。

如上所述,采用PSA变压吸附制氮技术的氮气发生器优于采用电化学分离法和物理吸附法以及中空纤维膜法的氮气发生器。它可以应用于国内外各种不同类型的气相色谱仪用作载气,是一款性能优良,维护方便的新一代氮气发生器,具有世界优越水平。


2022-02-24 14:22:10 509 0
氮气发生器的制氮原理
制氮机系统原理 氮气发生器
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。
氮气发生器
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再生,易于获得高纯度气体。
高纯氮气发生器
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。


2022-02-15 14:56:50 412 0
氮气发生器-PSA变压吸附制氮原理

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,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,PSA变压吸附技术在工业中应用很广泛,已发展几十年,是很成熟的技术。技术难点主要是分子筛柱填装技术,分子筛填装不好,会造成分子筛在气体高低压频繁变化中互相摩擦碰撞粉化,微孔数量减少,分子筛性能急剧降低。

2022-02-25 14:05:16 329 0
氮气发生器-PSA变压吸附制氮法介绍

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,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,我公司生产的型号末端带P的即为此类产品,如MNN-5LP。PSA变压吸附技术在工业中应用很广泛,已发展几十年,是很成熟的技术。技术难点主要是分子筛柱填装技术,分子筛填装不好,会造成分子筛在气体高低压频繁变化中互相摩擦碰撞粉化,微孔数量减少,分子筛性能急剧降低。


2022-06-06 11:43:59 131 0
氮气发生器的制氮技术有那些区别?

氮气发生器两种制氮技术的不同点?对比两者,我们可以发现:

1、尺寸和重量

氮气膜尺寸小,重量轻,结构紧凑,更轻盈小巧,对于空间很有限的实验室而言无疑是上乘的选择。

2、噪音

膜分离技术不产生任何噪音,这也就意味着膜分离氮气发生器能放在应用仪器旁边,无需将发生器放在另外一个房间,从而减少了管道延长所产生的额外费用,也避免了管道漏气的风险。

3、纯度

氮气在不同分析仪器中所起的作用不同,所以对纯度的需求也不同。理想化状态下,变压吸附所能达到的*大纯度要优于膜分离技术。但变压吸附所产生的氮气纯度与进气量、压力、气源质量都有很大的关系,氮气发生器如果气源不洁净或者气量压力不够,那纯度会大大降低,不能单纯认为变压吸附纯度一定高。

4、露点,含水量

决定氮气露点含水量的因素,除了分离技术外,进气质量和过滤系统也至关重要。对于碳分子筛的变压吸附,如果前端处理不当,不仅除水能力下降,而且会污染碳分子筛,久而久之碳分子筛就失去了吸附的能力。对于膜分离,如果有较好的前端处理和除水设计,同样可以有效除水,降低露点。

5、维护保养

膜分离技术移动部件少,所以维护简单。一旦发生器出了问题,小而轻的氮气膜占用空间小,让发生器的维护以及零配件的更换都非常方便,同时,也降低了维护和维修成本,节约了时间。

另外氮气膜的工作无需很多电子部件的管理和控制,所以可以将更多的电子部件用于监控核心技术参数,保证了发生器的稳定性。氮气发生器变压吸附相对移动部件、电子控件都多,所以维修维护较为繁琐。


2022-05-06 13:45:39 181 0
氮气发生器变压吸附制氮原理的简介

变压吸附(Pressure Swing Adsorption,简称PSA)气体分离技术是非低温气体分离技术的重要分支,是人们长期来努力寻找比深冷法更简单的空分方法的结果。七十年代西德埃森矿业公司成功开发了碳分子筛,为PSA空分制氮工业化铺平了道路。三十年来该技术发展很快,技术日趋成熟,在中小型制氮领域已成为深冷空分的强有力的竞争对手。
变压吸附制氮是以空气为原料,用碳分子筛作吸附剂,利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性,运用变压吸附原理(加压吸附,减压解吸并使分子筛再生)而在常温使氧和氮分离制取氮气。
变压吸附制氮与深冷空分制氮相比,具有显著的特点:吸附分离是在常温下进行,工艺简单,设备紧凑,占地面积小,开停方便,启动迅速,产气快(一般在30min左右),能耗小,运行成本低,自动化程度高,操作维护方便,撬装方便,无须专门基础,产品氮纯度可在范围内调节,产氮量≤2000Nm/h。但到目前为止,除美国空气用品公司用PSA制氮技术,无须后级纯化能工业化生产纯度≥99.999%的高纯氮外(进口价格很高),国内外同行一般用PSA制氮技术只能制取氮气纯度为99.9%的普氮(即O2≤0.1%),个别企业可制取99.99%的纯氮(O2≤0.01%),纯度更高从PSA制氮技术上是可能的,但制作成本太高,用户也很难接受,所以用非低温制氮技术制取高纯氮还加后级纯化装置。

2022-02-08 14:19:28 555 0
氮气发生器的制氮技术有什么不同点?

氮气发生器的制氮技术有什么不同点?
氮气发生器两种制氮技术的不同点?对比两者,我们可以发现:
1、尺寸和重量
氮气膜尺寸小,重量轻,结构紧凑,轻盈小巧,对于空间很有限的实验室而言无疑是的选择。
2、噪音
膜分离技术不产生任何噪音,这也就意味着膜分离氮气发生器能放在应用仪器旁边,无需将发生器放在另外一个房间,从而减少了管道延长所产生的额外费用,也避免了管道漏气的风险。
3、纯度
氮气在不同分析仪器中所起的作用不同,所以对纯度的需求也不同。理想化状态下,变压吸附所能达到的纯度要优于膜分离技术。但变压吸附所产生的氮气纯度与进气量、压力、气源质量都有很大的关系,氮气发生器如果气源不洁净或者气量压力不够,那纯度会大大降低,不能单纯认为变压吸附纯度高。
4、露点,含水量
决定氮气露点含水量的因素,除了分离技术外,进气质量和过滤系统也至关重要。对于碳分子筛的变压吸附,如果前端处理不当,不仅除水能力下降,而且会污染碳分子筛,久而久之碳分子筛就失去了吸附的能力。对于膜分离,如果有较好的前端处理和除水设计,同样可以有效除水,降低露点。
5、维护保养
膜分离技术移动部件少,所以维护简单。一旦发生器出了问题,小而轻的氮气膜占用空间小,让发生器的维护以及零配件的换都方便,同时,也降低了维护和维修成本,节约了时间。
另外氮气膜的工作无需很多电子部件的管理和控制,所以可以将多的电子部件用于监控核心技术参数,保证了发生器的稳定性。氮气发生器变压吸附相对移动部件、电子控件都多,所以维修维护较为繁琐。

2022-01-10 13:50:05 228 0
氮气发生器的制氮技术有什么不同点?

氮气发生器的制氮技术有什么不同点?
  氮气发生器两种制氮技术的不同点?对比两者,我们可以发现:
  1、尺寸和重量
  氮气膜尺寸小,重量轻,结构紧凑,轻盈小巧,对于空间很有限的实验室而言无疑是的选择。
  2、噪音
  膜分离技术不产生任何噪音,这也就意味着膜分离氮气发生器能放在应用仪器旁边,无需将发生器放在另外一个房间,从而减少了管道延长所产生的额外费用,也避免了管道漏气的风险。
  3、纯度
  氮气在不同分析仪器中所起的作用不同,所以对纯度的需求也不同。理想化状态下,变压吸附所能达到的纯度要优于膜分离技术。但变压吸附所产生的氮气纯度与进气量、压力、气源质量都有很大的关系,氮气发生器如果气源不洁净或者气量压力不够,那纯度会大大降低,不能单纯认为变压吸附纯度高。
  4、露点,含水量
  决定氮气露点含水量的因素,除了分离技术外,进气质量和过滤系统也至关重要。对于碳分子筛的变压吸附,如果前端处理不当,不仅除水能力下降,而且会污染碳分子筛,久而久之碳分子筛就失去了吸附的能力。对于膜分离,如果有较好的前端处理和除水设计,同样可以有效除水,降低露点。
  5、维护保养
  膜分离技术移动部件少,所以维护简单。一旦发生器出了问题,小而轻的氮气膜占用空间小,让发生器的维护以及零配件的换都方便,同时,也降低了维护和维修成本,节约了时间。
  另外氮气膜的工作无需很多电子部件的管理和控制,所以可以将多的电子部件用于监控核心技术参数,保证了发生器的稳定性。氮气发生器变压吸附相对移动部件、电子控件都多,所以维修维护较为繁琐。

2021-11-26 10:04:01 199 0
浅述影响氮气发生器制氮纯度的因素
氮气发生器包括氮氧分离系统、氮气缓冲系统、空气储罐系统、电气控制系统等。在这些系统中,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,在液质用氮气发生器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。
其主体是两个装满碳分子筛的吸附塔,当洁净压缩空气进入一吸附塔时,O2、CO2和微量H2O被碳分子筛吸附,氮气从出口端输出。当一塔在吸附制氮时,另一塔通过减压使吸附在分子筛中的O2、CO2和H2O从微孔中排出,实现分子筛的生脱附。两塔交替进行吸附和生,连续输出氮气,该系统由吸附塔、塔内装填的碳分子筛、气动阀、消声器、节流阀、压紧气缸、压力表等组成。
氮气发生器的制氮纯度会受到以下因素的影响:
(1)气体原料的质量
气体是要经压缩后进入空气缓冲罐,那么压缩空气中如含有水汽、油雾,这些都会堵塞分子筛(CMS)的微孔,从而严重影响分离效果及CMS的使用寿命,因此,要想获得高纯度的氮气,空气至关重要,并且要经多次净化过滤,滤芯需要定期检查或者更换。
(2)吸附塔的工作时间
长时间的工作周期也即是阀门的切换时间间隔,有利于降低能耗,且节约空气原料,不过纯度也会因周期过长,分子筛会饱和而受到影响。
(3)分子筛的性能
分子筛是氮气发生器的核心部件,它的性能好坏对于制得的氮气纯度有很大的关联,同时我们还需要根据实际需要的氮气流量和纯度来计算出分子筛的合适装填量。
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2022-02-11 14:53:35 170 0
影响氮气发生器制氮纯度的因素有哪些?

       氮气发生器作为气相色谱中载气设备广受大家青睐,而采用PSA变压吸附制氮的氮气发生器因其纯度高、无污染更是炙手可热,但是“甘瓜苦蒂,天下物无全美”,这款发生器在日常使用中也会出现制得氮气纯度不是太高的情况,那么是什么因素影响了制氮纯度了?下面简单介绍下关于影响PSA制氮纯度的因素。

       在介绍影响因素之前,我们首先要从PSA制氮流程来了解下。PSA氮气发生器制氮的工艺流程:空气在经压缩和净化后进入空气缓冲罐,缓冲上游因压力变化而引起的波动,由下至上流经装有CMS(碳分子筛)的吸附塔,期间O2分子在CMS表面吸附,N2从吸附塔上端流出,进入氮气缓冲罐,一段时间后,吸附塔中的CMS被吸附的氧气饱和,需要进行再生,利用停止吸附步骤,降低吸附塔压力来实现。两个吸附塔交替进行吸附和再生,确保氮气的连续输出。

了解了工艺流程,我们知道了PSA里面核心部件是吸附塔、分子筛(CMS),那么这些和影响因素有什么样的联系呢?

PSA氮气发生器制氮纯度影响因素:

(1)气体原料的质量

我们知道,气体是要经压缩后进入空气缓冲罐,那么压缩空气中如含有水汽、油雾,这些都会堵塞分子筛(CMS)的微孔,从而严重影响分离效果及CMS的使用寿命,因此,要想获得高纯度的氮气,保优质的空气至关重要,并且要经多次净化过滤,滤芯需要定期检查或者更换。

(2)吸附塔的工作时间

长时间的工作周期也即是阀门的切换时间间隔,有利于降低氮气发生器能耗,且节约空气原料,不过纯度也会因周期过长,分子筛会饱和而受到影响。

(3)分子筛的性能

分子筛是PSA氮气发生器的核心部件,它的性能好坏对于制得的氮气纯度有极大的联系,同时我们还需要根据实际需要的氮气流量和纯度来计算出分子筛的合适装填量。

以上3 点就是关于采用PSA制氮的氮气发生器制取氮气纯度的影响因素,相信对大家在使用氮气发生器时候能有所帮助。

普拉勒氮气发生器制氮原理图


(相关内容来源于网络)

2019-05-29 11:35:46 722 0
氮气发生器常见的三种原理

氮气发生器是一种先进的气体分离技术,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、国防军和科学实验等领域。

氮气发生器主要由电解系统、压力控制系统、净化系统和显示系统组成。氮气发生器能否很好地应用于气相色谱分析实验,与发生器的原理有很大关系。

氮气发生器的工作原理大致分为三种:1.以电化学分离法和物理吸附法相结合的方式;2.采用中空纤维膜分离;3.采用气相色谱技术用新型合成分子筛分离。

下面我们就具体来介绍一下:

一、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。这种方法可以产出高99.995%的氮气,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。

二、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,终形成的产品气纯度高可达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QPN-30L即为膜分离制氮产品,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。

三、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,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, PSA变压吸附技术在工业中应用很广泛,已发展几十年,是很成熟的技术。技术难点主要是分子筛柱填装技术,分子筛填装不好,会造成分子筛在气体高低压频繁变化中互相摩擦碰撞粉化,微孔数量减少,分子筛性能急剧降低。


2022-01-17 15:57:32 566 0
了解PSA变压吸附氮气发生器制氮的原理和过程
在气相色谱的使用过程中,氮气的用途主要有两种:一方面使用氮气作为气相色谱分析的载气,进行样品分离和分析;另一方面,当使用毛细柱进行分析时,一般需要使用与载气相同的气体作为尾吹气。
 
    PSA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。制氮的基本过程为:
    (1)在采用碳分子筛为吸附剂时,碳分子筛对氧氮的吸附速度相差很大。在高压下,空气进入碳分子筛后,在短时间内,氧的吸附速度大大超过氮的吸附速度(碳分子筛对二氧化碳等也有吸附能力),从而将气体由空气变成富氮的组分。
 
    (2)氮气流出后,通过降低压力,分子筛表面上被吸附的氧分子等被解吸排出,从而吸附剂得以再生。
 
    变压吸附方法制得的氮气的纯度在95. 0%~99. 9%之间,甚至可以得99 .9995 %以上纯度的氮气。一般而言,如果需要更高纯度的氮气则需增加氮气净化设备,并且在其他条件不变情况下(如输入气体量),氮气的纯度越高,氮气输出量则越小。
 
    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、小型氮气用户的主要方法。


2022-02-15 14:51:44 528 0
采用PSA制氮技术的氮气发生器的优势在哪里?

       众所周知气相色谱(gas chromatography 简称GC)是二十世纪五十年代出现的一项重大科学技术成就,虽然GC的出现较LC晚了50年,但其在此后20多年的发展却是LC所望尘莫及的。如今气相色谱已广泛应用于石化、环境、医药等众多领域的检测分析,随之相对应的气体发生器因为其便捷性也变得炙手可热,尤其是氮气发生器、氢气发生器这两款仪器是市面上的热门抢手仪器,今天我们说的是氮气发生器

通常氮气发生器主要有3种制备方法,其一是电化学制备氮气,其二是膜分离制备氮气,其三是PSA变压吸附制备氮气。

1.电化学制备氮气

将高压空气从氢气电解池的阴极一侧通入,在催化剂的催化作用下,进行2H2+O2=2H2O的氧化还原反应,通过此方法可去除空气中的O2,产出高达99.995%N2,然而此方法有一定的局限性。一是此方法只是单纯的去除空气中的O2,对于空气中的其他杂质并未提及,二是单位成本过高,因此此方法通常用来制备少量的氮气。

2. 膜分离制备氮气

利用N2分子和O2分子的扩散速度的不同,将高压空气通过中空纤维膜组件,在输出端就可以积累纯度高达99%的氮气,这种方法在不考虑其他限制的条件下,可以累加使用,因此常用在实验室对气体纯度不高的保护、吹扫等操作实验中,但是由于其氮气纯度不能达到高纯级,且膜组件成本较高、仪器价格也相应的过高。

3. PSA变压吸附制备氮气

通过利用在分子筛中,N2与其它气体分子的吸附能力不同,从而形成差异的浓度,分子筛柱末端可以获得高纯氮气,利用这种方法研制的氮气发生器可以让用户根据个人实际要求,来产生不同纯度的氮气,Z高可达99.999%,这种方法的难点是分子筛柱填装技术,分子筛填装不好,会因为气体高低压频繁变化,导致分子筛受损,微孔数量减少,从而使得性能降低,纯度因此也会受到影响。

      氮气发生器在使用过程中遇到的问题有两个比较常见,一是可靠性难以保证,二是安全性存在问题。其可靠性难以保证具体表现在有部分氮气发生器的纯度不够,氮气中含水量高而且还带有一定的腐蚀性,如果操作不当会有返液现象发生;上述情况会造成色谱仪不容易稳定和色谱柱的柱效降低,严重的可以使气路和色谱柱报废,甚至导致色谱仪全部报废。其次是使用过程中的安全性存在问题,有部分发生器的压缩机在使用的过程中会产生过热、气路进油、漏电等现象,不仅对色谱仪造成损害,严重时会危及操作人员的生命安全。

       氮气发生器这两问题通常与其使用的工作原理有很大的关系,采用电化学原理的氮气发生器通常有几处缺点:

(1)加KOH水溶液的氮气发生器所产生的氮气中含水量高且带有一定腐蚀性。

(2)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。

(3)会存在返液现象。

      而采用中空纤维膜法的氮气发生器制得的氮气通常能将氮气的纯度由78%提高到95%以上,甚至Z高高达99.9%,因此可用作气相色谱的载气,但也仅适用于分析组分要求不高的行业。

       PSA(Pressure Swing Adsorption),中文意思为:变压吸附。PSA是一种新的气体分离技术,自60年代末70年代初在国外已经得到迅速的发展,其原理是利用分子筛对不同气体分子“吸附”性能的差异而将气体混合物分开,它是以空气为原料,利用一种GX能、高选择的固体吸附剂对氮和氧的选择性吸附的性能把空气中的氮和氧分离出来。

       采用这种方法的氮气发生器可以生产出高纯度、高质量的氮气(纯度可达99.9995%),运行稳定可靠,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Z低保养的情况下无故障地运行。因此采用PSA制氮技术的新型氮气发生器相对于前两种原理的氮气发生器更有优势,更能在气相色谱仪载气设备行业独占鳌头。

       氮气发生器行业这块市场也成了各大仪器厂商的角逐目标,普拉勒是实验室气体发生器行业的主要供应商,欧洲(英国)和亚洲(北京)地区两大生产基地,超过十几年的实验室气体发生器产品研发和制造历史,其主营的高纯氮气发生器因其特点在气体发生器市场占有lingxian的地位。

普拉勒高纯氢气发生器主要特点

1.选用英国Peculiar优质专用制氮分子筛:吸附容量大,抗压性能高,使用寿命长;
2.采用独特的填压技术:使分子筛不易粉化,有效延长寿命;
3.内置两级气水分离器、两级稳压阀,英国Peculiar0.01μm精密过滤器,使气体干燥、洁净,整机性能更优;
4.采用英国Peculiar专用制氮分子筛,经变压吸附得到高纯氮气。

5.采用单片机智能微电脑控制,方式灵活,全中文人机交互界面,可设定工作时间。
6.采用双塔变压吸附,优化控制算法,制氮效率高。
7.外置美国托马斯无油压缩机,使用可靠,有效保证氮气纯度。
8.采用双罐缓冲,保证氮气输出压力的稳定性,并实现开机即输出高纯度氮气。
9.交换塔、储气罐等关键部件均采用优质不锈钢材料制成,坚固耐用。
10.内置超压安全保护装置、过载保护装置,确保万无一失。
11.系统内置自动故障诊断模式,便于使用维护。

(相关内容来源于网络)

2019-05-29 11:35:46 600 0
氮气发生器如何制得氮气?

科学技术是生产力,随着科学技术的发展,各式各样的仪器如雨后春笋一般的涌现出来,氮气发生器就是其中之一,打开网页搜索氮气发生器,发现关于其的内容多不胜数,那么为什么氮气发生器这么火呢,这还要从氮气的用处来说了。
 氮气是空气中体积分数Zda的一种惰性气体,化学分子式为N2,通常状态下无色无味,比空气密度小。氮气化学性质不活泼,常温下难与其他物质进行反应,因此通常被用作保护气体,液氮可用作深度冷冻剂,高纯氮气可用作色谱等仪器的载气,氮气的性质决定了它的用途的广泛。 
而实验室中氮气通常的来源主要由3种:1.管道气,2.氮气罐,3.氮气发生器。
 第1种比较适合大型工厂,建设费用高昂,第2种通常会因储存和运输的麻烦而有的局限性,一种操作灵活可控,越来越受到实验室使用。
  氮气发生器是如何产生氮气的呢,通常来说,有三种方法。
1.电化学制备氮气
将高压空气从氢气电解池的阴极一侧通入,在催化剂的催化作用下,进行2H2+O2=2H2O的氧化还原反应,通过此方法可去除空气中的O2,产出高达99.995%N2,然而此方法有的局限性。一是此方法只是单纯的去除空气中的O2,对于空气中的其他杂质并未提及,二是单位成本过高,因此此方法通常用来制备少量的氮气。
2. 膜分离制备氮气
利用N2分子和O2分子的扩散速度的不同,将高压空气通过中空纤维膜组件,在输出端就可以积累纯度高达99%的氮气,这种方法在不考虑其他限制的条件下,可以累加使用,因此常用在实验室对气体纯度不高的保护、吹扫等操作实验中,但是由于其氮气纯度不能达到高纯级,且膜组件成本较高、仪器价格也相应的过高。
3. PSA变压吸附制备氮气
通过利用在分子筛中,N2与其它气体分子的吸附能力不同,从而形成差异的浓度,分子筛柱末端可以获得高纯氮气,利用这种方法研制的氮气发生器可以让用户根据个人实际要求,来产生不同纯度的氮气,Z高可达99.999%,这种方法的难点是分子筛柱填装技术,分子筛填装不好,会因为气体高低压频繁变化,导致分子筛受损,微孔数量减少,从而使得性能降低,纯度因此也会受到影响。

2021-11-26 10:04:58 272 0
氮气发生器如何制得氮气?

科学技术是diyi生产力,随着科学技术的发展,各式各样的仪器如雨后春笋一般的涌现出来,氮气发生器就是其中之一,打开网页搜索氮气发生器,发现关于其的内容多不胜数,那么为什么氮气发生器这么火呢,这还要从氮气的用处来说了。

 

氮气是空气中体积分数Z大的一种惰性气体,化学分子式为N2,通常状态下无色无味,比空气密度小。氮气化学性质不活泼,常温下难与其他物质进行反应,因此通常被用作保护气体,液氮可用作深度冷冻剂,高纯氮气可用作色谱等仪器的载气,氮气的性质决定了它的用途的广泛。 

而实验室中氮气通常的来源主要由3种:1.管道气,2.氮气罐,3.氮气发生器

 

第1种比较适合大型工厂,建设费用高昂,第2种通常会因储存和运输的麻烦而有一定的局限性,Z后一种操作灵活可控,越来越受到实验室使用。

 

 氮气发生器是如何产生氮气的呢,通常来说,有三种方法。

1.电化学制备氮气

将高压空气从氢气电解池的阴极一侧通入,在催化剂的催化作用下,进行2H2+O2=2H2O的氧化还原反应,通过此方法可去除空气中的O2,产出高达99.995%N2,然而此方法有一定的局限性。一是此方法只是单纯的去除空气中的O2,对于空气中的其他杂质并未提及,二是单位成本过高,因此此方法通常用来制备少量的氮气。

2. 膜分离制备氮气

利用N2分子和O2分子的扩散速度的不同,将高压空气通过中空纤维膜组件,在输出端就可以积累纯度高达99%的氮气,这种方法在不考虑其他限制的条件下,可以累加使用,因此常用在实验室对气体纯度不高的保护、吹扫等操作实验中,但是由于其氮气纯度不能达到高纯级,且膜组件成本较高、仪器价格也相应的过高。

3. PSA变压吸附制备氮气

通过利用在分子筛中,N2与其它气体分子的吸附能力不同,从而形成差异的浓度,分子筛柱末端可以获得高纯氮气,利用这种方法研制的氮气发生器可以让用户根据个人实际要求,来产生不同纯度的氮气,Z高可达99.999%,这种方法的难点是分子筛柱填装技术,分子筛填装不好,会因为气体高低压频繁变化,导致分子筛受损,微孔数量减少,从而使得性能降低,纯度因此也会受到影响。

 

普拉勒作为实验室气体发生器行业的主要供应商,其生产的氮气发生器采用双塔变压吸附技术产生连续的高纯氮气,该技术利用碳分子筛的选择性分离并过滤空气中的氧气、二氧化碳和水蒸气。氮气发生器有两个碳分子筛柱,预处理的压缩空气进入并穿过diyi个碳分子筛柱,氧气、二氧化碳、水蒸气及其他杂质被碳分子筛吸附,只允许氮气通过碳分子筛并进入内部氮气罐。经过一段时间后该碳分子筛柱吸附饱和,系统将自动切换至第二个碳分子筛柱继续工作,diyi个已饱和的碳分子筛柱经过快速降压,将吸附捕捉的氧气释放到空气中,从而被活化再生。两个碳分子筛柱的吸附和净化再生过程交替进行,以此连续产生洁净、干燥的高纯氮气,是实验室科研人员的理想选择。

普拉勒氮气发生器原理图



2019-05-29 11:35:46 742 0
大流量氮气发生器特点
大流量氮气发生器采用先进的色谱分离方法技术可以连续产生高纯度的氮气,将空气压缩泵供给的气体导入分子筛,氧气、二氧化碳、水份及其他杂质在通过分子筛除去,只允许氮气通过分子筛并进入蓄气池,在储气罐里调节合适的压力和流速后就可以直接使用。分子筛筒采用自动可再生装置,分子筛无需进行更换。它是一种先进的气体分离技术,以进口碳分子筛(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
 
设备采用电化学法制氮的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。大流量氮气发生器可根据需要,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。氮气发生器
 
主要特点:
 
. 重量轻,整体结构,节省空间。
 
. 薄膜可将氧气及湿气同时分离出去,产生干燥的氮气。
 
. 膜组件耐压高,压力损失小,可满足要求出口氮气压力高的用户之需要。
 
. 易于安装和启动,开机、停机方便迅速。
 
. 通过增加膜组件的数量,可很容易扩大系统的产氮量。
 
. 大流量氮气发生器系统静态运行,无需特别照顾看管,甚少保养,连续运转安全可靠。


2022-02-16 14:23:05 161 0
氮气发生器都有哪些特点?

       氮气发生器,以物理吸附法和电化学分离法相结合的原理直接从空气中分离高纯氮气,根据电催化法进行空气分离的原理制成,其中电解池是利用燃料电池的逆过程设计而成。

  氮气发生器根据电催化法进行空气分离的原理制成,其中电解池是利用燃料电池的逆过程设计而成。作为压力稳定且纯净的原料空气进入到电解池中,空气中的氧在阴极被吸附而获得电子,与水作用生成氢氧根离子,并迁移到阳极,后在阳极处失去电子析出氧气,因此空气中的氧不断被分离。只留下氮气随气路输出。
  特点
  1.程序控制。仪器的控制系统采用专用芯片。是全部工作过程均有程序控制完成。自动恒压,恒流,氮气流量可根据用量实现0-300ml/min全自动调节。
  2.工艺先进:电解池采用立式单液面双阴极。膜分离技术,催化层使用PCAN载体及贵金属催化物,氮气发生器使电解池催化效率高,产气量大,氮气纯度高,电解池出厂前经过100小时以上高压,大电流老化试验,使电解池性能和工作状态极为稳定。
  3.三级催化,除电解池中两级催化外另有第三极催化,催化剂选用新型贵金属,使输出的氮气含氧量小于3ppm
  4.产氮湿度低。采用了超高分子量渗透麽分离技术及有效的除湿装置,因而降低了原始湿度,并能在停机后自动排出水分。采用了金属聚合物除湿及两级吸附,是氮气纯度大大提高。
  5.操作方便,免运输钢瓶之劳,省搬运钢瓶之苦,使用是只需打开电源开关即可产氮,可连续使用,也可间断使用,产氮量稳定不衰减。
  6.氮气发生器安全可靠,配有安装装置,灵敏可靠。
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