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膜分离和变压吸附(PSA)两种制氮技术的特点及优势解析

2024-04-25310碧水蓝天仪器仪表网

  【仪器仪表网 专题推荐】目前主要的两种制氮技术为膜分离和变压吸附(PSA),这两种制氮技术分别有什么特点和优势呢?详见下文。

  原理简介

  膜分离技术

  将压缩空气通过中空的纤维膜管束,氧气、二氧化碳等成分会通过纤维膜管道上的小孔,排到大气中去,氮气和极少量的氩气会被收集起来,经过一系列的净化后,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。

  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,根据气体分子直径的不同,碳分子筛会吸附氧气,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。

制氮技术

  技术对比

  1. 尺寸和重量

  氮气膜尺寸小,重量轻,结构紧凑,更轻盈小巧,发生器能放在标准实验台下,这对于部分空间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,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,所以对纯度的要求也不尽相同,LC-MS所用的氮气主要作为雾化气及吹扫气,纯度95%就完全能满足需求。理想状态下,变压吸附所能达到的zui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,则纯度会大大降低,不能单纯认为变压吸附纯度一定高。

  4. 露点,含水量

  决定氮气露点的因素,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。纯度越高,需要的空气越多,空压机负荷越大。对于变压吸附,会有反吹过程,所以用气量要远高于理论值,不能简单地按照空氮比得出实际空气量,相应地,空压机负荷也大于理论值。

  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,膜分离的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,节约了时间与人力。另外氮气膜的工作无需很多电子控件的管理和控制,所以能将更多的电子控件用于监控核心技术参数,保证了发生器的稳定性。变压吸附相对而言移动部件、电子控件都更多,所以维修维护较为繁琐。


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