氮氣發(fā)生器將空氣做為原料，利用物理方法將其中的氧與氮分離而獲得氮氣；
根據(jù)分類方法的不同，可以分為深冷空分法、分子篩空分法和膜空分法；
該儀器是按照變壓吸附技術(shù)設(shè)計、制造的氮氣制取設(shè)備。
采用進口碳分子篩做為吸附劑，在常溫下變壓吸附原理分離空氣制取高純度的氮氣；
通常使用兩吸附塔并聯(lián)，由進口PLC控制進口氣動閥自動運行；
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。
氮氣發(fā)生器主要由儲罐組件、凈化組件、氮氣緩沖系統(tǒng)、氮氧分離系統(tǒng)等四大部件組成。
儲罐組件由空氣儲罐、安全閥、球閥等組成，其作用是保證系統(tǒng)用氣平穩(wěn)外；
還可以降低壓縮空氣的出氣溫度，使壓縮空氣中水、油等雜質(zhì)隨壓縮空氣溫度的降低而分離出來；
有利于延長后處理設(shè)備壽命，同時提高壓縮空氣的品質(zhì)。
進而降低氣流脈動，達到緩沖作用，從而減小系統(tǒng)壓力波動，使壓縮空氣平穩(wěn)地通過壓縮空氣凈化組件；
以便充分除去油水雜質(zhì)，減輕后續(xù)PSA氧氮分離裝置的負荷。
同時，在吸附塔進行工作切換時，它也為PSA氧氮分離裝置提供短時間內(nèi)迅速升壓所需的大量壓縮空氣；
使得吸附塔內(nèi)壓力很快上升到工作壓力，保證了設(shè)備可靠穩(wěn)定的運行。
凈化組件主要由管道過濾器、精過濾器、超精過濾器、冷凍干燥機、除油器等組成；
其作用是除去壓縮空氣中的塵埃、水和油，為氮氧分離系統(tǒng)提供清潔的原料。
提供的壓縮空氣首先要通入壓縮空氣凈化組件，壓縮空氣先由管道過濾器除去大部分的油、水、塵，再經(jīng)冷凍干燥機進一步除水、精過濾器除油、除塵；
并由在緊隨其后的超精過濾器進行深度凈化。
根據(jù)系統(tǒng)工況，用來防止可能出現(xiàn)的微量油滲透，為碳分子篩提供充分保護，設(shè)計嚴謹?shù)膬艋M件確保了碳分子篩的使用壽命。
氮氣緩沖系統(tǒng)由緩沖罐、粉塵過濾器、流量計、氣動閥、節(jié)流閥、氮氣純度分析儀等組成。
其主要作用是使氮氣壓力、純度和流量平穩(wěn)，氮氣純度分析儀可即時測出氮氣純度，并自動控制氣動閥將不合格氮氣排空。
用于均衡從氮氧分離系統(tǒng)分離出來的氮氣的壓力和純度，保證連續(xù)供給氮氣穩(wěn)定。
同時，在吸附塔進行工作切換后，它將本身的部分氣體回充吸附塔；
一方面幫助吸附塔升壓，另外也起到保護床層的作用，在設(shè)備工作過程中起到極重要的工藝輔助作用。
氮氣發(fā)生器中的氮氧分離系統(tǒng)是制氮設(shè)備的主要部件，由兩個交替工作的吸附塔(塔內(nèi)裝碳分子篩)和氣動閥、節(jié)流閥、消音器等組成。
根據(jù)碳分子篩對空氣中主要成分氧氣和氮氣的吸附速率不同，在加壓吸附和降壓脫附過程中實現(xiàn)氮氧分離；
而加壓吸附與降壓脫附過程由可編程控制器按一定程序控制電磁閥，并由電磁閥控制相應(yīng)的氣動閥自動運行。
裝有專用碳分子篩的吸附塔共有兩只，當潔凈的壓縮空氣進入A塔入口端經(jīng)碳分子篩向出口端流動時，O2、CO2和H2O被其吸附；
?產(chǎn)品氮氣由吸附塔出口端流出，經(jīng)過一段時間后，A塔內(nèi)的碳分子篩吸附飽和。
這時A塔自動停止吸附，壓縮空氣流入B塔進行吸氧產(chǎn)氮，對并A塔分子篩進行再生。
分子篩的再生是通過將吸附塔迅速下降至常壓脫除已吸附的O2、CO2和H2O來實現(xiàn)的。
兩塔交替進行吸附和再生，完成氧氮分離，連續(xù)輸出氮氣。
上述過程均由可編程序控制器來控制。
當出氣端氮氣純度大小設(shè)定值時，PLC程序作用，自動放空閥門打開；
將不合格氮氣自動放空，確保不合格氮氣不流向用氣點。
1、PSA變壓吸附制氮。
利用氮氣與其它氣體分子在分子篩中的吸附能力差異，形成濃度差異的積累，在分子篩柱末端產(chǎn)出高純度氮氣。同時利用兩根分子篩柱，一根吸附的同時引出一部分產(chǎn)品氣為另一根解析，實現(xiàn)分子篩在線再生，整體表現(xiàn)即為儀器持續(xù)輸出高純氮氣。這類發(fā)生器可根據(jù)需要，調(diào)節(jié)氮氣的純度和流量，最高可生產(chǎn)99、999%的氮氣產(chǎn)品，流量可從幾百毫升到幾十升到幾立方每分鐘，純度大小配置靈活，可根據(jù)每個需求具體定制。
2、電化學(xué)法制氮。
在氫氣電解池的陰極(產(chǎn)氫氣一側(cè))通入高壓空氣，在催化劑作用下，氫氣和氧氣形成微觀燃料電池，完成氧化還原反應(yīng)生產(chǎn)水，宏觀上表現(xiàn)即為空氣中的氧氣被除去，剩余氮氣。這種方法可以產(chǎn)出最高99、995%的氮氣，但有幾個明顯的缺陷：一需用到高濃度氫氧化鉀溶液做電解液，這種強堿溶液與氣體直接接觸，對氣體質(zhì)量有潛在影響，并有隨氣路輸出的可能性；二單位成本高，比如標稱產(chǎn)氮300ml/min，實際穩(wěn)定使用150ml/min，不適合做大流量氮氣發(fā)生器；三反應(yīng)過程只去除了空氣中的氧氣，其它雜質(zhì)氣體并沒有涉及，并且反應(yīng)過程對電解池制作技術(shù)要求很高，不合適的電解池制作技術(shù)會造成氮氣純度數(shù)量級的降低。這類氮氣發(fā)生器作為一種小流量氮氣來源，總費用不過幾千元，常被用于色譜載氣和小容量保護，是一種低成本的解決方案；
3、膜分離制氮。
高壓空氣通過中空纖維膜組件，氮氣分子和氧氣分子的擴散速度差別積累，在膜組件輸出端形成高純度的氮氣，最終形成的產(chǎn)品氣純度最高可達99%，氣體流量>5000ml/min，并且可以累加使用，不影響產(chǎn)品質(zhì)量，在不考慮其它限制條件的情況下，氣體裝置可以無限擴充。這種制氮方法膜分離制氮在工業(yè)上有不少的應(yīng)用，在實驗室主要用于對氣體純度要求不特別高的吹掃、保護、對氧氣的置換等。這類發(fā)生器的主要優(yōu)點是流量大，實驗室級別產(chǎn)品一般在50L/min上下，并可隨意擴充，同時壽命長，膜組件作為核心部件，在空氣源穩(wěn)定的情況下，壽命可達10年，且維護成本極低；缺點是氮氣純度不能達到高純級，膜組件目前均為進口，國內(nèi)不能提供，成本較高，儀器價格也相對高。
為保證氮氣發(fā)生器壓縮機的安全可靠的運行，需要注意兩點：
1、因壓縮機是感性負載，通斷電時的瞬時電流比正常工作時高數(shù)倍，較易熔斷保險。壓縮機的啟動和停止會對電網(wǎng)電壓造成干擾，所以色譜儀和發(fā)生器的電源必須要分開，或者經(jīng)過穩(wěn)壓電源供電。在工作過程中出現(xiàn)兩種情況壓縮機會停止工作，一是壓縮機溫度過高熱保護繼電器啟動，二是電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致電路故障。所以在使用氮氣發(fā)生器時不僅環(huán)境需要保證通風(fēng)良好，而且采用穩(wěn)壓電源供電顯得尤為重要。
2、有部分生產(chǎn)廠家使用冰箱的壓縮機替代空氣壓縮機，這種做法違反了國家相關(guān)安全規(guī)定，使用的過程中會產(chǎn)生過熱、氣路進油、漏電等現(xiàn)象，對色譜儀造成損害，嚴重的會危及操作人員的生命安全。在購買氮氣發(fā)生器一定要注意發(fā)生器的壓縮機是否符合要求。
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