高純氮?dú)獍l(fā)生器工作原理

高純氮?dú)獍l(fā)生器以物理吸附法和電化學(xué)分離法相結(jié)合的原理直接從空氣中分離高純氮?dú)狻?/span>

高純氮?dú)獍l(fā)生器根據(jù)電催化法進(jìn)行空氣分離的原理制成，其中電解池是利用燃料電池的逆過程設(shè)計(jì)而成。作為壓力穩(wěn)定且純凈的原料空氣進(jìn)入到電解池中，空氣中的氧在陰極被吸附而獲得電子，與水作用生成氫氧根離子，并遷移到陽極，**在陽極處失去電子析出氧氣，因此空氣中的氧不斷被分離。只留下氮?dú)怆S氣路輸出。一段時(shí)間后，cms被吸附的氧分子飽和，需要進(jìn)行再生，再生是通過降i壓和。

氮?dú)鈾C(jī)的種類

一、變壓吸附制氮設(shè)備

(一）變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，簡(jiǎn)稱PSA）氣體分離技術(shù)是非低溫氣體分離技術(shù)的重要分支，是人們長(zhǎng)期來努力尋找比深冷法更簡(jiǎn)單的空分方法的結(jié)果。七十年代西德埃森礦業(yè)公司成功開發(fā)了碳分子篩，為PSA空分制氮工業(yè)化鋪平了道路。三十年來該技術(shù)發(fā)展很快，技術(shù)日趨成熟，在中小型制氮領(lǐng)域已成為深冷空分的強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。2、機(jī)電一體化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行：進(jìn)口PLC控制全自動(dòng)運(yùn)行，氮?dú)饬髁繅毫兌瓤烧{(diào)并連續(xù)顯示，可實(shí)現(xiàn)無人值守。

（二）變壓吸附制氮是以空氣為原料，用碳分子篩作吸附劑，利用碳分子篩對(duì)空氣中的氧和氮選擇吸附的特性，運(yùn)用變壓吸附原理（加壓吸附，減壓解吸并使分子篩再生）而在常溫使氧和氮分離制取氮?dú)狻?/span>

（三）變壓吸附制氮與深冷空分制氮相比，具有顯著的特點(diǎn)：吸附分離是在常溫下進(jìn)行，工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備緊湊，占地面積小，開停方便，啟動(dòng)迅速，產(chǎn)氣快（一般在30min左右），能耗小，運(yùn)行成本低，自動(dòng)化程度高，操作維護(hù)方便，撬裝方便，無須專門基礎(chǔ)。所以變壓吸附制氮設(shè)備是目前應(yīng)用為廣泛的技術(shù)。制氮機(jī)系統(tǒng)原理氧、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。

二、膜分離空分制氮設(shè)備

（一）膜分離空分制氮也是非低溫制氮技術(shù)的新的分支，是80年代國(guó)外迅速發(fā)展起來的一種新的制氮方法，在國(guó)內(nèi)推廣應(yīng)用還是近幾年的事。

（二）膜分離制氮是以空氣為原料，在一定的壓力下，利用氧和氮在中空纖維膜中的不同滲透速率來使氧、氮分離制取氮?dú)狻Ｋc上述兩種制氮方法相比，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、體積更小、無切換閥門、操作維護(hù)也更為簡(jiǎn)便、產(chǎn)氣更快i（3min以內(nèi)）、增容更方便等特點(diǎn)，但中空纖維膜對(duì)壓縮空氣清潔度要求更嚴(yán)，膜易老化而失效，難以修復(fù)，需要換新膜，它與同規(guī)格的變壓吸附制氮裝置相比，價(jià)格要高出30%左右，純度也相對(duì)較低。采用了超高分子量滲透麼分離技術(shù)及有效的除濕裝置，因而降低了原始濕度，并能在停機(jī)后自動(dòng)排出水分。

制氮機(jī)制取的氮?dú)庥心膸追N純化方式

氮是惰性氣體，常用于高溫處理各種材料或零件的保護(hù)氣氛。為此，應(yīng)把氮?dú)庵械碾s質(zhì)（氧和水汽）清除到i低水平。

一般來說，由制氮機(jī)制取的氮?dú)庵泻趿啃∮?.5%時(shí)，宜采用脫氧劑直接除氧，含氧量為0.5-3%時(shí)，宜采用催化劑加氫除氧，含氧量大于3%時(shí)可采用分級(jí)催化除氧。因?yàn)榈獨(dú)庵泻趿窟^高，按化學(xué)計(jì)量所需的氫氣量大，一次全部加入時(shí)，可能有爆i炸的危險(xiǎn)；且反應(yīng)中放出的熱量較大，易燒壞催化劑。因此，必須嚴(yán)格控制加氫量進(jìn)行分級(jí)除氧。原料氮?dú)庵泻趿窟^高時(shí)，亦可用部分純氮稀釋原料氣，使混合氣體中含氧量小于3%再進(jìn)行加氫催化除氧。4、油水分離器、自動(dòng)、手動(dòng)排水雙向選擇、工作壓力可調(diào)，氣壓表顯示。

采用脫氧劑清除雜質(zhì)氧的典型工藝流程：氮?dú)饨?jīng)催化除氧器（除去氧）、水冷卻器和吸附干燥器（除去水汽）、氣體過濾器（除去塵埃顆粒）后，即得純氮產(chǎn)品。

采用加氫催化除氧的典型工藝流程：首先在氮?dú)庵屑舆m量氫氣（添加量為氮?dú)庵泻趿康亩兑陨希缓笸ㄟ^催化除氧器（除去氧）、水冷卻器和吸附于燥器（除去水汽）、氣體過濾器（除去塵埃粒）后，即得純氮產(chǎn)品。

當(dāng)?shù)獨(dú)庵泻趿枯^大（大于3%），可采用分級(jí)加氫催化除氧工藝，氮?dú)庠谶M(jìn)入催化除氧器前，需要嚴(yán)格控制加氫量，通過催化除氧器1（一次除氧），再加入少量氫氣進(jìn)入催化除氧器2進(jìn)行二次除氧。

如果原料氮?dú)庵泻踺^高，對(duì)純氮又要求不許有過量氫氣存在。此時(shí)，氮?dú)饧兓b置采用先加氫催化除氧，再用活性氧化銅等除氫的方法純化氮?dú)?，其典型的工藝流程為：在原料氮?dú)庵懈鶕?jù)氧的含量，添加稍為過量的氫（按化學(xué)計(jì)量）后通過催化除氧器除氧，再通過電加熱器和氧化反應(yīng)除去氮?dú)庵械倪^量氫。常用的脫氫劑除活性氧化銅外，也可用銀分子篩等。（三）再生塔壓力為零，均勻時(shí)兩塔壓力應(yīng)接近原工作塔壓力的一半。

首先,氮?dú)獍l(fā)生器、氮入口閥門和取樣閥門關(guān)閉,并關(guān)閉氮?dú)鈾C(jī)的電源開關(guān)。等待系統(tǒng)和完整的救援管端(系統(tǒng)氧氣耗盡集中,注意消防安全,室內(nèi)空氣流通和清晰)。調(diào)節(jié)氧分析儀取樣和壓力調(diào)節(jié)閥為1.0條,調(diào)整抽樣流量計(jì),可以提高音量大約注意樣品體積不是太大。制氮機(jī)工藝流程簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)氣快(15～30分鐘)、能耗低，產(chǎn)品純度可在較大范圍內(nèi)根據(jù)用戶需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，操作維護(hù)方便、運(yùn)行成本較低。開始檢測(cè)氮純度。

其次,當(dāng)0.7 mpa以上的壓縮空氣供應(yīng)壓力,打開氮總進(jìn)口截止閥,然后調(diào)整安全閥將減少到0.4 - -0.5 mpa,同時(shí)觀察罐和壓力的情況下氣動(dòng)閥工作是否正常。

三,然后順時(shí)針打開氮PLC控制柜主電源開關(guān)。觀察兩個(gè)吸附塔壓力變化,確定兩個(gè)吸附塔是否可以正常切換。再生塔的壓力為零,即使這兩個(gè)塔應(yīng)該接近一半的原始?jí)毫α泄ぷ鲏毫Α?/span>

四,打開氧分析儀電源開關(guān),并調(diào)整適當(dāng)?shù)臄?shù)量的樣品流程,氧含量。根據(jù)純度的調(diào)整所需要的氮?dú)饧兌乳y、自動(dòng)切換后進(jìn)入純度氮?dú)鈨?chǔ)罐,氮?dú)鈨?chǔ)罐儲(chǔ)存氮通常大約0.6 - 0.8 mpa的壓力。

五,對(duì)于每一個(gè)系統(tǒng)和系統(tǒng)的一部分,在氮吸附罐壓力達(dá)到0.6 mpa時(shí),觀察到氮系統(tǒng)正常工作。

六,慢慢打開排氣入口關(guān)閉閥,調(diào)節(jié)流量流向額定1/2(醫(yī)院中心供氧系統(tǒng))。調(diào)整氮進(jìn)氣閥的開度調(diào)整氮純度和流。

七、氧含量觀察氧分析儀表示服從。當(dāng)?shù)兌纫?然后緩慢打開純出氣閥,將流到所需的流,關(guān)閉通風(fēng)進(jìn)氣閥,當(dāng)設(shè)備的正常操作可以使用了。