实验用氮气发生器AYAN-2L/99.99%制氮装置

PSA变压吸附制氮机工作原理

一、气体常识：氮气作为空气中含量丰厚的气体，取之不竭，用之不尽。它无色、无味，通明，归于亚惰性气体，不维持生命。高纯氮气常作为保护性气体，用于隔绝氧气或空气的场所。氮气（N2）在空气中的含量为78.084%（空气中各种气体的容积组分为：N2：78.084%、O2：20.9476%、氩气：0.9364%、CO2：0.0314%、其它还有H2、CH4、N2O、O3、SO2、NO2等，但含量很少），分子量为28，沸点：-195.8℃，冷凝点：-210℃。 2．压力常识： 变压吸附（PSA）制氮工艺是加压吸附、常压解吸，有必要运用压缩空气。现运用的吸附剂——碳分子筛的附压力为0.75~0.9MPa，整个制氮体系中气体均是带压的，具有冲击能量。 二、PSA变压吸附制氮机工作原理 PSA变压吸附制氮机工作原理是以碳分子筛为吸附剂，使用加压吸附，降压解吸的原理从空气中吸附和释放氧气，从而别离出氮气的自动化设备。碳分子筛是一种以煤为主要原料，通过研磨、氧化、成型、碳化并通过特殊的孔型处理工艺加工而成的，外表和内部布满微孔的柱形颗粒状吸附剂，呈黑色，其孔型散布如下图所示： 碳分子筛的孔径散布特性使其能够完结O2、N2的动力学别离。这样的孔径散布可使不同的气体以不同的速率分散至分子筛的微孔之中，而不会排挤混合气（空气）中的任何一种气体。碳分子筛对O2、N2的别离作用是根据这两种气体的动力学直径的细小不同，O2分子的动力学直径较小，因而在碳分子筛的微孔中有较快的分散速率，N2分子的动力学直径较大，因而分散速率较慢。压缩空气中的水和CO2的分散同氧相差不大，而氩分散较慢。终究从吸附塔富集出来的是N2和Ar的混合气。碳分子筛对O2、N2的吸附特性可以用平衡吸附曲线和动态吸附曲线直观表现出来：由这两个吸附曲线可以看出，吸附压力的添加，可使O2、N2的吸附量一起增大，且O2的吸附量添加幅度要大一些。变压吸附周期短，O2、N2的吸附量远没有达到平衡（大值），所以O2、N2分散速率的不同使O2的吸附量在短时间内大大超过N2的吸附量。 变压吸附制氮正是使用碳分子筛的挑选吸附特性，选用加压吸附，减压解吸的循环周期，使压缩空气替换进入吸附塔（也可以单塔完结）来完结空气别离，从而接连产出高纯度的产品氮气。

氮气发生器在食品行业中的应用

氮气发生器在食品行业的使用范围的，主要有以下几处用法： 　　 1、果蔬包装充氮气保鲜，可以保持果蔬的外观，延长货架期。 　　 2、啤酒怕氧气，氧化会使啤酒变色、变味，还影响口感。生产易拉罐啤酒时先充氮气，挤出空气，这样可以保持啤酒原有的口味，让啤酒的泡沫更柔和。以前用CO2的比较多，现在氮气逐步推广。 　　 3、部分饮料也要用氮气，这不是为了防氧化，主要是为了加压。比如塑料饮料瓶、铝质易拉罐（非碳酸型），堆放和运输过程中容易变形，充一点氮气就可以让瓶身更结实。 　　 4、点心、烤肉、面制品等有水分的食品，充氮包装可将保质期提高4倍以上。

简单介绍氮气发生器的制氮原理

制氮机系统原理 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。

氮气发生器的分类

　氮气发生器从制作原理上来分有物理法和电化学分离法二类。物理法中，有中空纤维膜分离法和吸附法。电化学分离法就是水电解分离池内吸氧。 　　1）中空纤维膜分离法：氮气纯度99.5%，流量范围为0-10升/min,市场价格大约在10-15万人民币，目前使用的大都是进口的，国产达不到这个纯度。 　　2）吸附色谱法（气相色谱分离技术）：氮气纯度99.999%，流量范围为0-10升/min,市场价格大约在3万人民币左右。 　　3）电化学分离法：氮气流量只有在0.3-0.5L/min, 流量大点的国内技术就比较难做，纯度含量难以控制，会出现氧含量大或者过氢等现象，气体露点难以达到要求。价格为1万左右。用于一般分析要求低的气相色谱仪配套，目前国内企业基本上用的都是这款.对于一般性的要求不是很高、不是很的实验操作，这种仪器还是勉强可以接收的，毕竟它的价格比较便宜，但是随着科技的越来越进步，现在很多的实验室实验对氮气的纯度还是很有要求的̷̷ 　　 电化学分离法的氮气来自于在电解分离池, 空气中的杂质气体经过电解分离池后, 在电解液和贵金属及电场作用下被分离。电解分离池内电解液主要为KOH或NaOH与蒸馏水配制而成, 一些厂家为了节省制造成本，选用低价格的不锈钢（贵金属的含量极低），因而使电解分离池在强碱液及电场的作用下极易损坏，降低了氮气的纯度，影响到仪器的正常使用。电化学分离法制造氮气还要求整个气液系统有完善的自动控制功能，否则在突然断电停机时，电解分离池内没有电场的作用，空气不能被分离，输出将的是大量的空气，如果不能及时的关闭氮气输出，大量的空气直接进入色谱柱将造成色谱柱提前损坏。所以在氮气输出气路中增加断电保护切换阀是的。 　　

氮气发生器的净化管安装方法会直接影响其使用效果

　　氮气发生器使用时流量指示要与色谱仪用气量一致，如果流量指示超出色谱仪实际用量较大，要立即停机检漏，按照仪器的故障原因与排除方法进行调整，再进行自检，检查合格后才能使用。 　　氮气发生器的正常使用中，要注意去离子水的添加，每次添加的量不要超过液位的上限，添加去离子水的频率与氮气用量的大小和环境温度有关。变色硅胶的更换，干燥剂底部变红色时需要更换，将仪器中的氮气放出，将干燥剂筒整体拧下，然后更换。保证干燥剂筒上盖内的橡胶面无干燥剂附着拧紧后，干燥剂筒正对干燥底座拧上。 　　氮气发生器的净化管安装主要有两种方法，下面小编就来为大家介绍一下。 　　1、立装式：该产品的净化管的进气口和出气口都在仪器底部，开口向上。此方法有两种： 　　（1）净化管内加导管吸附剂装入净化管内，气体先经吸附剂吸附后再经导管输出，此方法多为不锈钢管采用，但不锈钢管不透明不利于用户直接观察吸附剂的变化。 　　（1）净化管内加衬管，吸附剂装入衬管内，气体先经吸附剂后再经净化管与衬管中间的缝隙到净化管底部输出，此方法受结构及加工工艺的影响，衬管不易从净化管内取出，甚至气体受吸附剂阻力的影响而不流经吸附剂，造成未过滤的气体直接输出，会影响色谱的正常使用。 　　2、吊装式：净化管的进气口和出气口都在仪器上部，出管口向下，氮气发生器从电解分离池或者压缩机过来的气体首先从固定盖中间内突起的进气口向下通过内衬芯管进入干燥剂底部，然后经过吸附剂的过滤后再向上返回到固定盖周边的出气口，从而保证气体经过有效的过滤后再输出。 　　氮气压力低或是没有压力，而氮气流量大，此时就需要查看设备是否漏气了。用盲螺母把仪器反面氮气出口关闭，开机调查流量指示是不是回零，几分钟后流量没有降到较小或许到零，说明仪器自身漏气。查看干燥剂筒上盖内的橡胶面有无干燥剂附着和干燥剂底座的0圈是不是脱开即可，说明后边衔接的仪器漏气。