制(zhi)氮(dan)機故障(zhang)判(pan)斷方法

氮氣發生(sheng)器(qi)故障(zhang)判(pan)斷
氮氣發生(sheng)器(qi)變(bian)壓吸(xi)附空分制(zhi)氮(簡稱P.S.A制氮(dan)) 是壹(yi)種先進的氣體(ti)分離(li)技(ji)術(shu)，以(yi)優質(zhi)進口碳(tan)分子(zi)篩(shai)（CMS）為(wei)吸(xi)附劑，采用(yong)常(chang)溫下變(bian)壓吸(xi)附原理（PSA）分(fen)離(li)空(kong)氣(qi)制(zhi)取(qu)高純度(du)的(de)氮(dan)氣(qi)。
氧、氮兩種氣體(ti)分子在分子篩(shai)表(biao)面上(shang)的(de)擴散速(su)率(lv)不同，直(zhi)徑較小(xiao)的(de)氣(qi)體(ti)分子（O2）擴散速(su)率(lv)較快，較多的進入(ru)碳(tan)分(fen)子篩(shai)微(wei)孔，直(zhi)徑較大的(de)氣(qi)體(ti)分子（N2）擴散速(su)率(lv)較慢(man)，進入(ru)碳(tan)分(fen)子篩(shai)微(wei)孔較少。利用碳(tan)分(fen)子(zi)篩(shai)對氮(dan)和氧的這(zhe)種(zhong)選(xuan)擇吸(xi)附性(xing)差(cha)異(yi)，導(dao)致(zhi)短(duan)時間內(nei)氧在吸(xi)附相富集，氮在(zai)氣體(ti)相富集，如此(ci)氧氮分(fen)離(li)，在(zai)PSA條(tiao)件(jian)下得到氣相富集物氮(dan)氣。
碳分子篩(shai)對氧和氮(dan)在(zai)不同壓(ya)力下某(mou)壹時間內(nei)吸(xi)附量的變(bian)化差(cha)異曲線：
壹、氮氣發生(sheng)器(qi)段(duan)時間後，分子篩(shai)對氧的吸(xi)附達到平衡，根據碳(tan)分子(zi)篩(shai)在(zai)不同壓(ya)力下對吸(xi)附氣體(ti)的吸(xi)附量不同的(de)特性(xing)，降低壓(ya)力使碳分(fen)子(zi)篩(shai)解(jie)除(chu)對氧的吸(xi)附，這壹過程為再生(sheng)。根據再生(sheng)壓(ya)力(li)的(de)不同，可(ke)分為真(zhen)空(kong)再生(sheng)和常(chang)壓(ya)再生(sheng)。常(chang)壓(ya)再生(sheng)利於分(fen)子(zi)篩(shai)的(de)徹di再生(sheng)，易(yi)於(yu)獲(huo)得高純度(du)氣(qi)體(ti)。
變(bian)壓吸(xi)附制氮氣(qi)發生(sheng)器(qi)（簡稱PSA制氮(dan)機）是(shi)按變(bian)壓吸(xi)附技術(shu)設計、制(zhi)造(zao)的(de)氮氣(qi)發生(sheng)設(she)備(bei)。通(tong)常(chang)使用兩吸(xi)附塔並聯(lian)，由(you)全(quan)自(zi)動控制(zhi)系(xi)統(tong)按(an)特定氮氣發生(sheng)器(qi)可(ke)編程序嚴格(ge)控制(zhi)時序，交(jiao)替進行(xing)加(jia)壓吸(xi)附和解(jie)壓(ya)再生(sheng)，完(wan)成(cheng)氮(dan)氧分離(li)，獲(huo)得所需高純(chun)度(du)的(de)氮(dan)氣(qi)。
碳分子篩(shai)（CMS）的(de)動(dong)態(tai)吸(xi)附量和分(fen)離(li)系(xi)數(shu)的性(xing)能(neng)優劣(lie)決定了制(zhi)氮機(ji)的(de)好(hao)壞(huai)。
二、氮(dan)氣發(fa)生(sheng)器(qi)鈀觸媒(mei)除(chu)氧純化(hua)工(gong)藝(yi)原理
流(liu)量(liang)、純(chun)度(du)的(de)普(pu)氮和氫(qing)氮(dan)氣(qi)發(fa)生(sheng)器(qi)氣(qi)同時進入(ru)裝(zhuang)置中(zhong)，在(zai)混合(he)器中充分混合(he)後，進入(ru)裝(zhuang)有鈀觸媒(mei)除(chu)氧器裝(zhuang)置，在(zai)脫氧催(cui)化(hua)劑的作(zuo)用下產生(sheng)2H2+O2=2H2O的(de)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)，達到脫氧目的(de)。氮(dan)氣(qi)發生(sheng)器(qi)脫氧後氮(dan)氣(qi)中(zhong)的水氣經(jing)過冷卻器脫水，然後(hou)氮(dan)氣繼續(xu)進入(ru)幹(gan)燥器幹(gan)燥，使氮氣(qi)露(lu)點達-60℃左(zuo)右，幹燥器配置兩臺，其(qi)中壹(yi)臺(tai)幹燥器進行(xing)吸(xi)附幹燥，另(ling)壹臺把(ba)已(yi)吸(xi)附飽和水氣的(de)幹(gan)燥器進行(xing)再生(sheng)，為(wei)下壹(yi)周(zhou)期吸(xi)附工作做(zuo)好準備(bei)。經(jing)幹(gan)燥後的(de)氮氣(qi)通(tong)過過濾器除(chu)塵，後得到的便(bian)是(shi)高(gao)純(chun)氮(dan)氣。
氮氣發生(sheng)器(qi)采用(yong)的(de)材料(liao)和氣(qi)相色譜(pu)分(fen)離(li)技(ji)術(shu)，直(zhi)接(jie)從(cong)空(kong)氣中(zhong)提(ti)取(qu)純(chun)氮氣。它(ta)是(shi)純(chun)物(wu)理(li)的分離(li)方法，消(xiao)除(chu)電化學(xue)（加水）分離(li)方式(shi)腐(fu)蝕(shi)儀(yi)器的(de)隱(yin)患，具(ju)有(you)使用安(an)全(quan)、性(xing)能(neng)可(ke)靠(kao)、壽(shou)命長(chang)等(deng)優點(dian)。內(nei)置壓(ya)縮(suo)泵(beng)可(ke)連續(xu)24小(xiao)時輸出(chu)氮(dan)氣(qi),不需要從(cong)外部接(jie)入(ru)空(kong)氣(qi)，具有使用安(an)全(quan)方便(bian)、壽(shou)命(ming)長(chang)、可(ke)靠性(xing)高(gao)、操作(zuo)簡單(dan)等(deng)優點(dian)
從(cong)而(er)使氣體(ti)發生(sheng)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)指(zhi)標(biao)、產品(pin)質(zhi)量也更(geng)加(jia)參差不齊。下面(mian)僅就(jiu)市(shi)場(chang)上(shang)常(chang)用的三(san)種氣(qi)體(ti)發生(sheng)器(qi)（氫(qing)氣(qi)發(fa)生(sheng)器(qi) 氮(dan)氣(qi)發(fa)生(sheng)器(qi)、空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機）的(de)結構、特點(dian)做(zuo)簡單(dan)的(de)分析(xi)，供(gong)大家參考(kao)：
壹 氮氣發生(sheng)器(qi)
氮氣發生(sheng)器(qi)從(cong)制(zhi)氮原理上(shang)來(lai)分有中(zhong)空纖(xian)維(wei)膜分(fen)離(li)法(fa)、變(bian)壓吸(xi)附法、電化學(xue)分離(li)法(fa)三(san)種(zhong)。
1）中空纖維(wei)膜分(fen)離(li)法(fa)直(zhi)接(jie)產生(sheng)的(de)氮(dan)氣(qi)純(chun)度(du)壹(yi)般在99%左(zuo)右，流(liu)量(liang)範圍為(wei)0-10升(sheng)/min,市(shi)場(chang)價格(ge)大(da)約在幾(ji)萬到(dao)十萬。
2）變(bian)壓吸(xi)附法直(zhi)接(jie)產生(sheng)的(de)氮(dan)氣(qi)流(liu)量(liang)範圍更(geng)寬(kuan)，純(chun)度(du)壹(yi)般也99%,市場(chang)價格(ge)大(da)約在10萬(wan)以(yi)內(nei)。
3）電化學(xue)分離(li)法(fa)直(zhi)接(jie)產生(sheng)的(de)氮(dan)氣(qi)流(liu)量(liang)在(zai)0.3-0.5L/min,氧含量(liang)可(ke)以(yi)控制(zhi)在(zai)幾(ji)個ppm，氣(qi)體(ti)露點根據吸(xi)附劑效能(neng)可(ke)以(yi)達到-55℃。價格(ge)為(wei)1萬左(zuo)右。目前國內(nei)配套(tao)氣(qi)相色譜(pu)儀(yi)的氮(dan)氣發生(sheng)器(qi)主(zhu)要是(shi)該類(lei)型(xing)的(de)。
電化學(xue)分離(li)法(fa)的(de)氮(dan)氣(qi)來自(zi)於在電解分(fen)離(li)池,空氣(qi)中的(de)雜(za)質(zhi)氣體(ti)經(jing)過電離(li)池後,在(zai)電解液(ye)和貴(gui)金(jin)屬及(ji)電場(chang)作用(yong)下被(bei)分(fen)離(li)。電離(li)池內(nei)電解液(ye)主(zhu)要為(wei)KOH或(huo)NaOH與(yu)蒸(zheng)餾(liu)水配制(zhi)而成(cheng),某(mou)些(xie)廠(chang)家為(wei)了降低制(zhi)造(zao)成(cheng)本(ben)，選(xuan)用(yong)低價格(ge)的(de)劣(lie)質(zhi)不銹鋼(gang)，造(zao)成(cheng)電離(li)池極易損(sun)壞(huai)，並降低了氮(dan)氣的(de)純(chun)度(du)，影響到儀器的(de)正(zheng)常使用。同時，電化學(xue)分離(li)法(fa)制(zhi)造(zao)氮(dan)氣還(hai)要求(qiu)整(zheng)個(ge)系(xi)統(tong)有(you)完(wan)善的壓(ya)力控制(zhi)，否(fou)則在突(tu)然(ran)斷(duan)電停(ting)機(ji)時，電解分(fen)離(li)池內(nei)沒(mei)有(you)電場(chang)的作(zuo)用，空(kong)氣(qi)不能(neng)被(bei)分(fen)離(li)，輸(shu)出(chu)將(jiang)的(de)是大(da)量(liang)的(de)空(kong)氣，如果不能(neng)及(ji)時的關(guan)閉(bi)氮(dan)氣(qi)輸(shu)出(chu)，大(da)量(liang)的空(kong)氣(qi)直(zhi)接(jie)進入(ru)色譜(pu)柱(zhu)將造(zao)成(cheng)色譜(pu)柱(zhu)提前損壞(huai)。所以(yi)在(zai)氮氣(qi)輸(shu)出(chu)氣(qi)路(lu)中增加斷(duan)電保護(hu)切換(huan)閥是的(de)。
目前市場(chang)上(shang)的(de) 氮氣發(fa)生(sheng)器(qi)壹(yi)般都具(ju)有啟(qi)動後延(yan)時排空(kong)的功能(neng)，即(ji) 氮氣(qi)發生(sheng)器(qi)在(zai)剛(gang)剛(gang)開(kai)機的(de)10分(fen)鐘(zhong)內(nei)，由於(yu)氣體(ti)純度(du)低(di)及(ji)管(guan)路(lu)系(xi)統(tong)內(nei)有空(kong)氣，所(suo)以(yi)需(xu)要把(ba)輸出(chu)的(de)氣(qi)體(ti)排空到大氣。排空(kong)氣體(ti)的流(liu)量(liang)控制(zhi)，大(da)多數(shu)廠(chang)家都采用(yong)在(zai)排空(kong)閥出(chu)口加(jia)固定氣阻，這種(zhong)方法在(zai)排(pai)空的過程中，可(ke)以(yi)控制(zhi)輸(shu)出(chu)的(de)氣(qi)體(ti)流(liu)量(liang)，但(dan)是(shi)排空結(jie)束(shu)，氮(dan)氣(qi)切換(huan)到(dao)色譜(pu)氣(qi)路中(zhong)時，由於(yu)輸出(chu)的(de)氮(dan)氣要很(hen)快在連接(jie)的(de)管(guan)路(lu)內(nei)建立(li)壓力(li)，所以(yi)會(hui)使氮氣(qi)發(fa)生(sheng)器(qi)輸(shu)出(chu)流(liu)量(liang)很(hen)快增大，電解分(fen)離(li)池在短(duan)時間內(nei)來不急分離(li)空(kong)氣(qi)，從(cong)而(er)使大量(liang)的(de)沒(mei)有(you)分(fen)離(li)過的空(kong)氣直(zhi)接(jie)進入(ru)色譜(pu)系(xi)統(tong)，造(zao)成(cheng)色譜(pu)柱(zhu)損壞(huai)或(huo)者(zhe)脫氧管(guan)很(hen)快失效。有些(xie)廠(chang)家在(zai)排(pai)空(kong)口前增加針(zhen)型(xing)閥來限(xian)流(liu)，這(zhe)種(zhong)方法會(hui)出(chu)現(xian)另(ling)外的問(wen)題，當(dang)氮氣(qi)系(xi)統(tong)從(cong)排(pai)空切換(huan)到(dao)正(zheng)常供(gong)氣狀(zhuang)態(tai)時，由於(yu)色譜(pu)儀(yi)的柱(zhu)頭壓力逐漸(jian)上(shang)升(sheng)穩定後，氮氣發(fa)生(sheng)器(qi)針(zhen)型(xing)閥的輸(shu)出(chu)流(liu)量(liang)會(hui)慢(man)慢(man)變(bian)小(xiao)，如(ru)果(guo)要想(xiang)得到正(zheng)常的流(liu)量(liang)需(xu)要再次(ci)調(tiao)節針(zhen)型(xing)閥通徑(jing)，這(zhe)樣會(hui)使穩定的高純度(du)氮(dan)氣(qi)系(xi)統(tong)再次(ci)被(bei)汙染(ran)，我們在(zai)通過大量(liang)實(shi)驗(yan)，采用(yong)限(xian)流(liu)裝(zhuang)置解(jie)決(jue)了上(shang)述(shu)問(wen)題。