氮氣發生器故障判斷方法

氮氣發生器故障判斷方法

     氮氣發生器變壓吸附空分制氮(簡稱P.S.A制氮) 是一種先進的氣體分離技術，以優質進口碳分子篩（CMS）為吸附劑，采用常溫下變壓吸附原理（PSA）分離空氣制取高純度的氮氣。

氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴散速率較快，較多的進入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子（N2）擴散速率較慢，進入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異，導致短時間內氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。

碳分子篩對氧和氮在不同壓力下某一時間內吸附量的變化差異曲線：

一、氮氣發生器段時間后，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程為再生。根據再生壓力的不同，可分為真空再生和常壓再生。常壓再生利于分子篩的再生，易于獲得高純度氣體。

變壓吸附制氮氣發生器（簡稱PSA制氮機）是按變壓吸附技術設計、制造的氮氣發生設備。通常使用兩吸附塔并聯，由全自動控制系統按特定氮氣發生器可編程序嚴格控制時序，交替進行加壓吸附和解壓再生，完成氮氧分離，獲得所需高純度的氮氣。

碳分子篩（CMS）的動態吸附量和分離系數的性能優劣決定了制氮機的好壞。

二、氮氣發生器鈀觸媒除氧純化工藝原理

流量、純度的普氮和氫氮氣發生器氣同時進入裝置中，在混合器中充分混合后，進入裝有鈀觸媒除氧器裝置，在脫氧催化劑的作用下產生2H2+O2=2H2O的化學反應，達到脫氧目的。氮氣發生器脫氧后氮氣中的水氣經過冷卻器脫水，然后氮氣繼續進入干燥器干燥，使氮氣露點達-60℃左右，干燥器配置兩臺，其中一臺干燥器進行吸附干燥，另一臺把已吸附飽和水氣的干燥器進行再生，為下一周期吸附工作做好準備。經干燥后的氮氣通過過濾器除塵，后得到的便是高純氮氣。

氮氣發生器采用的材料和氣相色譜分離技術，直接從空氣中提取純氮氣。它是純物理的分離方法，消除電化學（加水）分離方式腐蝕儀器的隱患，具有使用安全、性能可靠、壽命長等優點。內置壓縮泵可連續24小時輸出氮氣,不需要從外部接入空氣，具有使用安全方便、壽命長、可靠性高、操作簡單等優點

從而使氣體發生器的性能指標、產品質量也更加參差不齊。下面僅就市場上常用的三種氣體發生器（氫氣發生器 氮氣發生器、空氣壓縮機）的結構、特點做簡單的分析，供大家參考：

一 氮氣發生器

氮氣發生器從制氮原理上來分有中空纖維膜分離法、變壓吸附法、電化學分離法三種。

1）中空纖維膜分離法直接產生的氮氣純度一般在99%左右，流量范圍為0-10升/min,市場價格大約在幾萬到十萬。

2）變壓吸附法直接產生的氮氣流量范圍更寬，純度一般也99%,市場價格大約在10萬以內。

3）電化學分離法直接產生的氮氣流量在0.3-0.5L/min,氧含量可以控制在幾個ppm，氣體露點根據吸附劑效能可以達到-55℃。價格為1萬左右。目前國內配套氣相色譜儀的氮氣發生器主要是該類型的。

電化學分離法的氮氣來自于在電解分離池,空氣中的雜質氣體經過電離池后,在電解液和貴金屬及電場作用下被分離。電離池內電解液主要為KOH或NaOH與蒸餾水配制而成,某些廠家為了降低制造成本，選用低價格的劣質不銹鋼，造成電離池極易損壞，并降低了氮氣的純度，影響到儀器的正常使用。同時，電化學分離法制造氮氣還要求整個系統有完善的壓力控制，否則在突然斷電停機時，電解分離池內沒有電場的作用，空氣不能被分離，輸出將的是大量的空氣，如果不能及時的關閉氮氣輸出，大量的空氣直接進入色譜柱將造成色譜柱提前損壞。所以在氮氣輸出氣路中增加斷電保護切換閥是的。

目前市場上的 氮氣發生器一般都具有啟動后延時排空的功能，即 氮氣發生器在剛剛開機的10分鐘內，由于氣體純度低及管路系統內有空氣，所以需要把輸出的氣體排空到大氣。排空氣體的流量控制，大多數廠家都采用在排空閥出口加固定氣阻，這種方法在排空的過程中，可以控制輸出的氣體流量，但是排空結束，氮氣切換到色譜氣路中時，由于輸出的氮氣要很快在連接的管路內建立壓力，所以會使氮氣發生器輸出流量很快增大，電解分離池在短時間內來不急分離空氣，從而使大量的沒有分離過的空氣直接進入色譜系統，造成色譜柱損壞或者脫氧管很快失效。有些廠家在排空口前增加針型閥來限流，這種方法會出現另外的問題，當氮氣系統從排空切換到正常供氣狀態時，由于色譜儀的柱頭壓力逐漸上升穩定后，氮氣發生器針型閥的輸出流量會慢慢變小，如果要想得到正常的流量需要再次調節針型閥通徑，這樣會使穩定的高純度氮氣系統再次被污染，我們在通過大量實驗，采用限流裝置解決了上述問題。

我公司現在推出的 氮氣發生器采用了大容量的儲液桶（8L），有效的降低了工作時電解分離池的工作溫度，減小了輸出氣體的濕度，延長了電解分離池的壽命，同時也減少了用戶的日常維護工作量，也更好的解決了氮氣發生器的電解分離池堵塞和電解液返液等問題。