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关于氮气发生器有三种原理

2021-03-29

关于氮气发生器有三种原理。

氮气发生器按其工作原理分为三类,现简单介绍如下,供大家参考。

1.膜分离制氮机。通过中空纤维膜组件,高压空气与氮气分子之间的扩散速度差异逐渐累积,在膜组件输出端形成高纯度的氮气,最终产品气纯度可达到99%,气体流量>5000ml/min,且可累积使用,不影响产品质量,气体装置可在不考虑其他限制条件的情况下无限扩展。此制氮膜分离制氮法在工业上应用较多,在实验室中主要用于吹扫、保护、置换氧等对气体纯度要求不特别高的工艺。氮气发生器的主要优点是流量大,试验性产品一般在50L/min左右,并且可以任意扩展,同时寿命长,膜组件作为核心部件,在空气来源稳定的情况下,寿命可达10年,而且维护成本极低;缺点是氮气纯度无法达到高纯度,膜组件目前全部为进口,国内无法供应,成本较高,仪器价格也比较高。

2.PSA变压吸附制取氮气。采用不同气体分子在分子筛上的吸附能力,形成不同浓度的积累,从而在分子筛柱端产生高纯度的氮气。采用两个分子筛柱,其中一根吸附同时引出一部分产物气,实现分子筛柱在线再生,整个分子筛柱表现为连续输出高纯氮。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,流量可从几百毫升至几十毫升不等,每分钟几立方,纯度大小配置灵活,可根据不同需求具体定制,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时,相互摩擦粉化,微孔数目减少,分子筛性能急剧下降。

3.电化学氮素的制备。氢电解池的阴极(产生氢的一边)通入高压空气,在催化剂的作用下,氢与氧形成微观燃料电池,完成氧化还原反应生成水,宏观上表现为将空气中的氧去除,剩余的氮排出。这一方法可使氮气产量达到99.995%,但存在一些明显的缺陷:需要使用一种高浓度的氢氧化钾溶液作电解液,这种强碱溶液直接与气体接触,对气体质量有潜在的影响,且存在着输出随气路的可能性;单位成本高,反应过程中只除去空气中的氧气,不涉及其他杂质气体,而且反应过程对电解池生产工艺要求较高,不适合的电解池生产工艺会导致氮气纯度数级较低。氮气发生器作为一种小流量氮气源,总成本仅为数千元,常用于色谱载气和小容量保护,成本低廉;

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