仪器百科之仪器类型简介-氮气发生器

氮气发生器主要就是生产氮气的。氮气发生器作用范围：氮气发生器以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。

氮气发生器与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，故在1000Nm3／h以下氮气发生器中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA氮气发生器已成为中、小型氮气用户的首选方法。

氮气发生器特点

1、机电一体化设计实现自动化运行：

进口PLC控制进口气动阀自动运行，可实现无人值守。

2、产氮气方便快捷：

先进的技术，独特的气流分布器，使气流分布更均匀，高效地利用碳分子筛，20分钟左右即可提供合格的氮气。氮气纯度连续显示，氮气流量、压力可调。

3、使用方便：

设备结构紧凑、整体撬装，占地小无需基建投资，投资少，现场只需连接电源即可制取氮气。

4、比其它供氮方式更经济：

制氮机是一种简便的制氮方法，以空气为原料，能耗仅为空压机所消耗的电能，具有运行成本低、能耗低、效率高等优点。

5、运用范围广：

金属热处理过程的保护气，化学工业生产用气及各类储罐、管道的充氮净化，橡胶、塑料制品的生产用气，食品行业排氧保鲜包装，饮料行业净化和覆盖气，医药行业充氮包装及容器的充氮排氧，电子行业电子元件及半导体生产过程的保护气等。

氮气发生器工作原理

1、电化学法制氮。

在氢气电解池的阴极（产氢气一侧）通入高压空气，在催化剂作用下，氢气和氧气形成微观燃料电池，完成氧化还原反应生产水，宏观上表现即为空气中的氧气被除去，剩余氮气。这种方法可以产出最高99.995%的氮气，但有几个明显的缺陷：

（1）需用到高浓度氢氧化钾溶液做电解液，这种强碱溶液与气体直接接触，对气体质量有潜在影响，并有随气路输出的可能性；

（2）单位成本高，比如我公司生产的XYN-300型，标称产氮300ml/min，实际稳定使用150ml/min，不适合做大流量氮气发生器；

2、膜分离制氮。

高压空气通过中空纤维膜组件，氮气分子和氧气分子的扩散速度差别积累，在膜组件输出端形成高纯度的氮气，最终形成的产品气纯度最高可达99%，气体流量>5000ml/min，并且可以累加使用，不影响产品质量，在不考虑其它限制条件的情况下，气体装置可以无限扩充。这种制氮方法膜分离制氮在工业上有不少的应用，在实验室主要用于对气体纯度要求不特别高的吹扫、保护、对氧气的置换等。

这类发生器的主要优点是流量大，实验室级别产品一般在50L/min上下，并可随意扩充，同时寿命长，膜组件作为核心部件，在空气源稳定的情况下，寿命可达10年，且维护成本极低；缺点是氮气纯度不能达到高纯级，膜组件目前均为进口，国内不能提供，成本较高，仪器价格也相对高。我公司生产的氮气发生器中，型号末端带M的即为膜分离制氮产品，如XYN-5LM可供对氮气使用量在几升、几十升到几百升每分钟的用户选用；膜分离氮气发生器可以很好的适用液质联用仪的用氮要求.

3、PSA变压吸附制氮。

利用氮气与其它气体分子在分子筛中的吸附能力差异，形成浓度差异的积累，在分子筛柱末端产出高纯度氮气。同时利用两根分子筛柱，一根吸附的同时引出一部分产品气为另一根解析，实现分子筛在线再生，整体表现即为仪器持续输出高纯氮气。这类发生器可根据需要，调节氮气的纯度和流量，最高可生产99.999%的氮气产品，流量可从几百毫升到几十升到几立方每分钟，纯度大小配置灵活，可根据每个需求具体定制。

氮气发生器技术参数

以QL型高纯氮气发生器为例介绍其主要技术参数：

氮气发生器应用

（一）氮气发生器的用途

1、用于制硝酸、合成氨、氰氨化钙等；

2、用于电器、食品包装充填气、半导体器件制备工艺中热氧化、外延扩散、化学气相沉积等，还可用于气相色谱仪；

3、用于稀有气体的提取冷冻、仪器或机件深冷处理等；

4、可供大规模集成电路作保护气，用作灯泡充填气等；

5、用于空气和氧气分散剂；

6、用于制冷剂，可作为食品急速冻结的直接冷媒；

7、化学工业用于合成氨、硝酸、氰氨化钙、氰 化物、过氧化氢等生产；

8、包装用气体(用以置换包装容器中的残留空气，以延长保存期)。用量均视正常生产需要而定(FAO/WHO，2001)GB 2760-1996列为食品加工助剂；

9、用于化肥，医药，畜牧，冷藏和电子工业等；

10、用于金属冶炼、化工、机械加工等行业。

（二）氮气发生器的应用领域：

氮气是无色无味的气体，在空气中的体积百分比为78.03%，是化学惰性气体，可压缩至高压的气体。溶于水，微溶于醇。氮气的化学分子式为N2，分子量为28.02，较空气分子量28.97轻，大气压下沸点为-320.5°F (-195.8°C)。利用其惰性的特点，氮气广泛用于防止氧化、防止燃烧及爆炸等。长时间处于高纯氮气环境可能引起人与动物缺氧窒息/死亡。

纯氮气用作防止氧化、挥发、易燃物质的保护气体、灯泡填充气。液氮主要用作冷源，用于仪器或机件的深度冷冻处理及食品速冻。也用于低温微粉碎用及电子工业等。

1、化工行业

化工产品生产、储藏及运输过程中经常需要用到化学惰性的氮气。氮气在化工行业中被用作防燃、防潮及防氧化，广泛的应用于化学品的输送、化工生产过程物料及催化剂的保护、化工产品包装的氮封、化工管道及容器的吹扫、化学产品生产过程中的防止潮湿等。

化工、新材料行业主要用于化工原料气、管道吹扫、气氛置换、保护气氛、产品输送等，主要应用于化工、氨纶、橡胶、塑料、轮胎、聚氨脂、生物科技、中间体等行业。不少化工行业对氮气纯度要求不高，很多纯度大于98%就可使用。

常见化工品生产、处理中需要利用氮气化学惰性的化学物质包括聚氯乙烯、聚丙烯、聚酯、苯胺、乙醇等多种有机产品生产过程和部分易燃、易氧化的无机物如金属钠的生产。

2、制药行业

在制药行业氮气被广泛用于防止氧化的制造工艺过程中，主要应用于医药包装、医药置换气、医药输送气氛。对于一些易于氧化的药剂的储藏过程中也使用氮气作为一种有效的保护手段。医药行业通常要求纯度为99.9%的氮气。

3、注塑行业

为了提高注模产品质量及设计的灵活性，塑料制造商通常采用氮气喷射造型。根据不同的工艺情况塑料注模所需氮气纯度为95%-99.995%。

4、食品行业

氮气发生器设备从90年代初开始用于提高产品质量。量身定做的膜制氮设备能够满足您在蔬菜、水果、咖啡、茶叶、大豆、酒等食品方面的保鲜、防虫等需求。

我们的系统广泛运用于需要防水及防氧处理的食品、水果、粮食处理中，这些应用能防止食品氧化、防止害虫、对食品的质量及保质期大有提高。我们的系统在饮料、食用油、水果、啤酒灌装及食品包装方面。

食品、医药行业主要应用于食品包装、食品保鲜。通常制得的氮气还要通过除菌、除尘、除水等处理，以满足该行业的特殊要求。食品行业对氮气的要求不高，很多98%以上纯度就可满足要求，食品行业用氮量较小时常用膜分离制氮，用量大时多选用变压吸附方式制氮。

5、电子行业

电子行业用于电子产品的封装、烧结、退火、还原、储存等。主要应用于波峰焊、回焊、水晶、压电、电子陶瓷、电子铜带、电池、电子合金材料等行业。在SMT等精密电子行业，致力于提供一步法或者通过纯化系统提供的高纯度氮气满足客户对于精密仪器生产、处理的要求。电子行业对氮气要求一般比较高，通常需要99.9%或99.99%、以及99.99以上的氮气。

6、冶金行业

氮气发生器系统广泛运用于冶金行业的锡焊、焊接和铜焊等工艺工程，氮气常用于热处理炉及回炉处理吹扫，防止金属表面氧化并降低渣滓的产生。

冶金、金属加工行业用于退火保护气、烧结保护气、氮化处理、洗炉及吹扫用气等。广泛应用于金属热处理、粉末冶金、磁性材料、铜加工、金属丝 、镀锌线、半导体、粉末还原等领域。这些行业有的需要纯度大于99.5%的氮气，有的则要求纯度大于99.9995%、露点低于-65℃的高品质氮气。

利用氮气化学惰性及其制取方便的特性，氮气还广泛的运用于远洋运输、军事、航空、 物保护等国民经济的各个领域。所以氮气发生器的应用在生活中显得尤为重要。

氮气发生器选型

实验室有很多仪器需要用到氮气，如液质联用仪、GC/ GCMS、前处理仪器、保护气等，不同仪器对氮气的要求也是不一样的，主要体现在氮气的纯度、流速、压力和稳定性。那我们该如何选择合适的氮气发生器呢？

相较而言，液质离子源需要纯度相对较高( 97～99. 9) 、流速大 ( 一般几十升每分钟) 、且非常洁净、干燥的氮气流；GC/ GCMS需要纯度高( 最少 99. 99%) ，但流速低( 300ml / mi n) 的氮气；前处理仪器需要纯度不高( 95～99%) ，但流速高的氮气。膜分离制氮技术因其分离过程非常简单可靠、无噪音污染的技术特点非常适合对氮气要求流速大、纯度不高的仪器，如液质联用仪，前处理仪器等；PSA制氮技术因其能产生纯度高达 99. 999%的氮气，但其在大流速上的不稳定性的特点通常应用在给 GC/ GCMS提供氮气。

氮气发生器使用方法

1、接通电源，将氮气发生器出气口与质谱进气口用管路连接好，打开氮气发生器显示屏上的开关(注意将氮气发生器后面的阀门打开)；

2、注意观察氮气发生器出气口压力和氮气纯度，出气口压力一般在7bar左右，氮气纯度要大于99%；

3、质谱使用结束后，待Desolvation Temp降至60°C以下，再关掉API GAS；

4、最后关氮气发生器。

氮气发生器注意事项

1、使用前检查氮气发生器进风口是否有杂物堵塞，注意清理。

2、仪器活塞密封圈有一定的寿命，使用完毕后请及时关闭仪器。

3、仪器使用一段时间后，电解液会逐渐减少，当电解液接近下限时应及时补水，加液时不要超过上限。

4、氮气发生器切勿在未接空气源时空载运行，否则会造成整个仪器 废。

5、仪器如需搬运时，把储液桶中的电解液用吸液管吸干净，然后盖好上盖，以免在运输中残留的电解液外溢，将整个仪器腐蚀，造成无法修复的后果。

6、如仪器停机一个月或一个月以上时间，请把电解液抽出。

氮气发生器常见问题

氮气发生器在使用了一段时间后，会出现故障问题，针对在日常使用中产生的一些问题，给出了解决方案给大家进行参考。氮气发生器使用过程中容易出现哪些问题呢？以下详细介绍氮气发生器使用中出现的各种问题及解决方法。

（一）氮气发生器的自检方法

1、将空气源出气口与氮气发生器进气口的密封螺母取下，(请将其保存好，以便今后自检仪器用)用一根Φ3的气路管把它们连接起来，不能漏气。

2、首先启动氮气发生器空气源，这时空气源的压力指示上升，当空气压力达到0.4Mpa。

3、再打开氮气发生器电源开关，将氮气发生器氮气输出密封帽旋紧。此时氮气发生器两个流量显示表均显示为500ml/min左右；输出压力在十五分钟左右缓慢上升，当达到设定值后(0.4MPa)，流量下降，最终显示为“000”，说明仪器自检合格，若显示数字大于0，请用皂液检查输出口，看螺帽是否旋紧。

4、完成上述操作后，关机并将氮气输出口螺帽取下，用管路接通用气设备(或气体净化装置)。

（二）检查氮气发生器漏气的方法

当氮气发生器氮气压力达不到设定值时，首先观察流量表，如流量显示较平时偏大，基本可断定整个体系有漏气点。

处理方式：关闭氮气发生器电源，卸下气路，将氮气出口用密封螺帽封紧，开启氮气发生器电源，看压力能否达到设定值，并看流量显示能否达到“000”，如果流量显示能回零，说明氮气发生器本身不存在漏气，请检查气体输出口以后的管路，及用气设备是否漏气。如流量显示不能回零，则氮气发生器存在漏气点，请用皂液检查干燥管是否存在漏气现象。

仪器频繁启动时，氮气发生器可能存在漏气。请检查氮气流量显示是否与用气设备的实际用气量一致，若果相差太大基本可断定整个体系有漏气点，请按上述故障进行检查漏气点，并请用皂液检查空气干燥管是否存在漏气现象。

（三）氮气发生器的故障解决

1、氮气发生器不制氮气

故障现象:氮气发生器不制氮气，输出压力没有。

故障分析:氮气发生器不制氮气的原因有:电解池坏死；电解池未加电压；控制板坏；无输入空气；电解池 孔堵碱液浓度低等。

2、氮气发生器电解电流过大

故障现象:氮气发生器电解电流超出正常制氮气时的电解电流。

故障分析:氮气发生器电解电流过大原因很多，如:排空电磁阀坏；电解池内外筒短路；电解池 通透性差；硅胶干燥管漏气，地化仪器内部气路漏气等。

3、输出氮气不纯

故障现象:氮气发生器输出的氮气纯度不够。

故障分析:输出氮气不纯有很多原因:氮气发生器空气压力与空气源压力差过小；排空电磁阀坏或堵；电解液浓度低；电解池 通透性差，针阀流从调节过大等。

4、输出氮气压力低

故障现象:氮气发生器输出的氮气压力低。

故障分析:输出氮气压力低原因是：输人空气压力低或流量小；稳压阀坏；排空针阀漏气；硅胶干燥管漏气；氮气输出气路漏气等原因造成。

5、氮气发生器运行中有响声

解决措施：用扳手对电磁阀上螺母适当调整松紧度，不要太紧；若不行需拆开电磁阀对内部进行清洗(响主要是因电磁阀内脏有杂质)，若清洗完还不行，须更换新的。

6、氮气发生器开机不工作，显示板无显示

解决措施：检查电源是否有电；检查保险是否烧掉，保险位于仪器后面电线插座内(有保险图案)，用小“一”字改锥或尖的金属工具向外撬即可取出，保险为5A；看仪器内电路板指示灯是否亮，若不亮，检查电路板上保险是否烧掉，若烧掉须换保险3A，换后仍不显示，须换电源等。

（四）氮气发生器常见问题有：

1、空气过滤器，冷冻干燥机，空气储罐没有正常排水。

2、冷冻干燥机不制冷没有人员及时发现。

3、制氮机前部没有配活性炭除油器。

4、制氮机消音 器有大量黑色颗粒喷出。

5、有部分气动阀损坏。

6、设备使用到现在没有更换过空气过滤器滤芯。

（五）氮气发生器解决问题办法如下：

1、空气储罐排污口加装定时排水器，以减少后处理的负荷压力。

2、备的正常使用要注意检查每个定时排水器是否正常排水，空气压力是否满足0.6mpa以上，摸冷干机进出口对比，是否有制冷效果。检查氮气纯度是否稳定。

3、空气过滤器必须按照4000小时换一次的频率来做。

4、活性炭过滤器可以有效过滤油污，可以延长优质碳分子筛使用寿命，活性炭需在3000小时或4个月更换一次。

5、制氮机气动阀门、电磁阀为动作元器件各型号建议备一只，以防后患。

以上就是对氮气发生器的故障解决方法的要点介绍，希望对大家了解氮气发生器的故障解决方法有所帮助。