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膜分离氮气加压
浏览次数:305发布时间:2019-03-28 11:52:01 文章来源:
膜分离技术和变压吸附技术是现今氮气发生器的两种主要制氮技术。其原理简单概要如下:

膜分离技术

压缩空气通过中空纤维膜,由于不同气体分子直径不同,当空气通过膜的时候,分子直径较小的氧气、二氧化碳和水蒸汽会通过中空纤维膜管道上的小孔,进而排到大气中去。在膜的出口,大分子直径的氮气分子和惰性气体氩气都被收集起来,输送到应用设备。这种氮气分离提取技术简单有效,无需任何移动部件。分离提取出来的氮气最高纯度能达到99.5%。

膜分离原理图


变压吸附技术

变压吸附制氮的填充材料是碳分子筛,是一种多孔疏松的棒状碳颗粒,当压缩空气通过碳分子筛时,同样也是根据气体分子直径的不同,碳分子筛会吸附水汽和氧气,但是,氮气不会被吸附,从而被分离。变压吸附的过程包括吸附解压-重生阶段。

变压吸附技术和膜分离技术来生产氮气,各有优势。毕克气体的氮气发生器根据不同型号,分别采用膜分离技术和变压吸附技术。


两种技术对比来说:

1.尺寸和重量

碳分子筛体积大,占用空间,重量重,安置摆放不便。氮气膜尺寸小,重量轻,结构紧凑,更轻盈小巧,甚至发生器能放在标准实验台下,这些对于空间很有限的实验室而言无疑是完美的选择。

2.噪音

膜分离技术不产生任何噪音,变压吸附技术在碳分子筛柱泄压放气的时候,会有很大的放气声音产生,这也就意味着膜分离氮气发生器能放在应用仪器旁边,安静地工作,无需将发生器放在另外一个房间,从而减少了管道延长所产生的额外费用,也避免了管道漏气的风险。

3.纯度

氮气在不同分析仪器中所起的作用不同,所以对纯度的需求也不同,lc-ms所用的氮气主要作为雾化气及保护气,纯度95%就完全能满足需求,而gc对氮气的纯度要求就比较高。理想化状态下,变压吸附所能达到的最大纯度要优于膜分离技术。但变压吸附所产生的氮气纯度与进气量、压力、气源质量都有很大的关系,如果气源不洁净或者气量压力不够,那纯度会大大降低,不能单纯认为变压吸附纯度一定高。

4. 露点,含水量

理论上看,变压吸附的除水能力较优于膜分离,决定氮气露点含水量的因素,除了分离技术外,进气质量和过滤系统也至关重要。对于碳分子筛的变压吸附,如果前端处理不当,不仅除水能力下降,而且会污染碳分子筛,久而久之碳分子筛就失去了吸附的能力。对于膜分离,如果有较好的前端处理和除水设计,同样可以有效除水,降低露点。

5.空压机的负荷

膜分离和变压吸附对空气气量的需求不同。对于膜分离,纯度越高,需要的空气越多,空压机负荷越大。对于变压吸附,会有反吹现象,所以用气量要远高于理论值,不能简单的按照空氮比得出实际空气量,相应空压机负荷也大于理想情况。

6.维护保养

膜分离技术移动部件少,所以维护简单。一旦发生器出了问题,小而轻的氮气膜占用空间小,让发生器的维护以及零配件的更换都非常方便,同时,也降低了维护和维修成本,节约了时间。另外氮气膜的工作无需很多电子部件的管理和控制,所以可以将更多的电子部件用于监控核心技术参数,保证了发生器的稳定性。变压吸附相对移动部件、电子控件都多,所以维修维护较为繁琐。