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氮氣發(fā)生器故障判斷方法

閱讀:117      發(fā)布時間:2024-9-27
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氮氣發(fā)生器變壓吸附空分制氮(簡稱P.S.A制氮) 是一種先進(jìn)的氣體分離技術(shù),以優(yōu)質(zhì)進(jìn)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(kuò)散速率不同,直徑較小的氣體分子(O2)擴(kuò)散速率較快,較多的進(jìn)入碳分子篩微孔,直徑較大的氣體分子(N2)擴(kuò)散速率較慢,進(jìn)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(dǎo)致短時間內(nèi)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(nèi)吸附量的變化差異曲線:
一、氮氣發(fā)生器段時間后,分子篩對氧的吸附達(dá)到平衡,根據(jù)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(jù)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(fā)生器(簡稱PSA制氮機(jī))是按變壓吸附技術(shù)設(shè)計、制造的氮氣發(fā)生設(shè)備。通常使用兩吸附塔并聯(lián),由全自動控制系統(tǒng)按特定氮氣發(fā)生器可編程序嚴(yán)格控制時序,交替進(jìn)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(tài)吸附量和分離系數(shù)的性能優(yōu)劣決定了制氮機(jī)的好壞。
二、氮氣發(fā)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(fā)生器氣同時進(jìn)入裝置中,在混合器中充分混合后,進(jìn)入裝有鈀觸媒除氧器裝置,在脫氧催化劑的作用下產(chǎn)生2H2+O2=2H2O的化學(xué)反應(yīng),達(dá)到脫氧目的。氮氣發(fā)生器脫氧后氮氣中的水氣經(jīng)過冷卻器脫水,然后氮氣繼續(xù)進(jìn)入干燥器干燥,使氮氣露點達(dá)-60℃左右,干燥器配置兩臺,其中一臺干燥器進(jìn)行吸附干燥,另一臺把已吸附飽和水氣的干燥器進(jìn)行再生,為下一周期吸附工作做好準(zhǔn)備。經(jīng)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(fā)生器采用的材料和氣相色譜分離技術(shù),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(xué)(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(yōu)點。內(nèi)置壓縮泵可連續(xù)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(yōu)點
從而使氣體發(fā)生器的性能指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量也更加參差不齊。下面僅就市場上常用的三種氣體發(fā)生器(氫氣發(fā)生器 氮氣發(fā)生器、空氣壓縮機(jī))的結(jié)構(gòu)、特點做簡單的分析,供大家參考:
一 氮氣發(fā)生器
氮氣發(fā)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(xué)分離法三種。
1)中空纖維膜分離法直接產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)。
3)電化學(xué)分離法直接產(chǎn)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(jù)吸附劑效能可以達(dá)到-55℃。價格為1萬左右。目前國內(nèi)配套氣相色譜儀的氮氣發(fā)生器主要是該類型的。
電化學(xué)分離法的氮氣來自于在電解分離池,空氣中的雜質(zhì)氣體經(jīng)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(nèi)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(zhì)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(xué)分離法制造氮氣還要求整個系統(tǒng)有完善的壓力控制,否則在突然斷電停機(jī)時,電解分離池內(nèi)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(guān)閉氮氣輸出,大量的空氣直接進(jìn)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(hù)切換閥是的。
目前市場上的 氮氣發(fā)生器一般都具有啟動后延時排空的功能,即 氮氣發(fā)生器在剛剛開機(jī)的10分鐘內(nèi),由于氣體純度低及管路系統(tǒng)內(nèi)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(shù)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(jié)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(nèi)建立壓力,所以會使氮氣發(fā)生器輸出流量很快增大,電解分離池在短時間內(nèi)來不急分離空氣,從而使大量的沒有分離過的空氣直接進(jìn)入色譜系統(tǒng),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(xiàn)另外的問題,當(dāng)?shù)獨庀到y(tǒng)從排空切換到正常供氣狀態(tài)時,由于色譜儀的柱頭壓力逐漸上升穩(wěn)定后,氮氣發(fā)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(diào)節(jié)針型閥通徑,這樣會使穩(wěn)定的高純度氮氣系統(tǒng)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(xiàn)在推出的 氮氣發(fā)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(hù)工作量,也更好的解決了氮氣發(fā)生器的電解分離池堵塞和電解液返液等問題。

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