氮氣發(fā)生器變壓吸附空分制氮(簡稱P.S.A制氮) 是一種先進的氣體分離技術(shù)，以優(yōu)質(zhì)進口碳分子篩（CMS）為吸附劑，采用常溫下變壓吸附原理（PSA）分離空氣制取高純度的氮氣。
氧、氮兩種氣體分子在分子篩表面上的擴散速率不同，直徑較小的氣體分子（O2）擴散速率較快，較多的進入碳分子篩微孔，直徑較大的氣體分子（N2）擴散速率較慢，進入碳分子篩微孔較少。利用碳分子篩對氮和氧的這種選擇吸附性差異，導(dǎo)致短時間內(nèi)氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，如此氧氮分離，在PSA條件下得到氣相富集物氮氣。
碳分子篩對氧和氮在不同壓力下某一時間內(nèi)吸附量的變化差異曲線：
一、氮氣發(fā)生器段時間后，分子篩對氧的吸附達到平衡，根據(jù)碳分子篩在不同壓力下對吸附氣體的吸附量不同的特性，降低壓力使碳分子篩解除對氧的吸附，這一過程為再生。根據(jù)再生壓力的不同，可分為真空再生和常壓再生。常壓再生利于分子篩的再生，易于獲得高純度氣體。
變壓吸附制氮氣發(fā)生器（簡稱PSA制氮機）是按變壓吸附技術(shù)設(shè)計、制造的氮氣發(fā)生設(shè)備。通常使用兩吸附塔并聯(lián)，由全自動控制系統(tǒng)按特定氮氣發(fā)生器可編程序嚴格控制時序，交替進行加壓吸附和解壓再生，完成氮氧分離，獲得所需高純度的氮氣。
碳分子篩（CMS）的動態(tài)吸附量和分離系數(shù)的性能優(yōu)劣決定了制氮機的好壞。
二、氮氣發(fā)生器鈀觸媒除氧純化工藝原理
流量、純度的普氮和氫氮氣發(fā)生器氣同時進入裝置中，在混合器中充分混合后，進入裝有鈀觸媒除氧器裝置，在脫氧催化劑的作用下產(chǎn)生2H2+O2=2H2O的化學(xué)反應(yīng)，達到脫氧目的。氮氣發(fā)生器脫氧后氮氣中的水氣經(jīng)過冷卻器脫水，然后氮氣繼續(xù)進入干燥器干燥，使氮氣露點達-60℃左右，干燥器配置兩臺，其中一臺干燥器進行吸附干燥，另一臺把已吸附飽和水氣的干燥器進行再生，為下一周期吸附工作做好準(zhǔn)備。經(jīng)干燥后的氮氣通過過濾器除塵，后得到的便是高純氮氣。
氮氣發(fā)生器采用的材料和氣相色譜分離技術(shù)，直接從空氣中提取純氮氣。它是純物理的分離方法，消除電化學(xué)（加水）分離方式腐蝕儀器的隱患，具有使用安全、性能可靠、壽命長等優(yōu)點。內(nèi)置壓縮泵可連續(xù)24小時輸出氮氣,不需要從外部接入空氣，具有使用安全方便、壽命長、可靠性高、操作簡單等優(yōu)點
從而使氣體發(fā)生器的性能指標(biāo)、產(chǎn)品質(zhì)量也更加參差不齊。下面僅就市場上常用的三種氣體發(fā)生器（氫氣發(fā)生器 氮氣發(fā)生器、空氣壓縮機）的結(jié)構(gòu)、特點做簡單的分析，供大家參考：
一 氮氣發(fā)生器
氮氣發(fā)生器從制氮原理上來分有中空纖維膜分離法、變壓吸附法、電化學(xué)分離法三種。
1）中空纖維膜分離法直接產(chǎn)生的氮氣純度一般在99%左右，流量范圍為0-10升/min,市場價格大約在幾萬到十萬。
2）變壓吸附法直接產(chǎn)生的氮氣流量范圍更寬，純度一般也99%,市場價格大約在10萬以內(nèi)。
3）電化學(xué)分離法直接產(chǎn)生的氮氣流量在0.3-0.5L/min,氧含量可以控制在幾個ppm，氣體露點根據(jù)吸附劑效能可以達到-55℃。價格為1萬左右。目前國內(nèi)配套氣相色譜儀的氮氣發(fā)生器主要是該類型的。
電化學(xué)分離法的氮氣來自于在電解分離池,空氣中的雜質(zhì)氣體經(jīng)過電離池后,在電解液和貴金屬及電場作用下被分離。電離池內(nèi)電解液主要為KOH或NaOH與蒸餾水配制而成,某些廠家為了降低制造成本，選用低價格的劣質(zhì)不銹鋼，造成電離池極易損壞，并降低了氮氣的純度，影響到儀器的正常使用。同時，電化學(xué)分離法制造氮氣還要求整個系統(tǒng)有完善的壓力控制，否則在突然斷電停機時，電解分離池內(nèi)沒有電場的作用，空氣不能被分離，輸出將的是大量的空氣，如果不能及時的關(guān)閉氮氣輸出，大量的空氣直接進入色譜柱將造成色譜柱提前損壞。所以在氮氣輸出氣路中增加斷電保護切換閥是的。
目前市場上的 氮氣發(fā)生器一般都具有啟動后延時排空的功能，即 氮氣發(fā)生器在剛剛開機的10分鐘內(nèi)，由于氣體純度低及管路系統(tǒng)內(nèi)有空氣，所以需要把輸出的氣體排空到大氣。排空氣體的流量控制，大多數(shù)廠家都采用在排空閥出口加固定氣阻，這種方法在排空的過程中，可以控制輸出的氣體流量，但是排空結(jié)束，氮氣切換到色譜氣路中時，由于輸出的氮氣要很快在連接的管路內(nèi)建立壓力，所以會使氮氣發(fā)生器輸出流量很快增大，電解分離池在短時間內(nèi)來不急分離空氣，從而使大量的沒有分離過的空氣直接進入色譜系統(tǒng)，造成色譜柱損壞或者脫氧管很快失效。有些廠家在排空口前增加針型閥來限流，這種方法會出現(xiàn)另外的問題，當(dāng)?shù)獨庀到y(tǒng)從排空切換到正常供氣狀態(tài)時，由于色譜儀的柱頭壓力逐漸上升穩(wěn)定后，氮氣發(fā)生器針型閥的輸出流量會慢慢變小，如果要想得到正常的流量需要再次調(diào)節(jié)針型閥通徑，這樣會使穩(wěn)定的高純度氮氣系統(tǒng)再次被污染，我們在通過大量實驗，采用限流裝置解決了上述問題。
我公司現(xiàn)在推出的 氮氣發(fā)生器采用了大容量的儲液桶（8L），有效的降低了工作時電解分離池的工作溫度，減小了輸出氣體的濕度，延長了電解分離池的壽命，同時也減少了用戶的日常維護工作量，也更好的解決了氮氣發(fā)生器的電解分離池堵塞和電解液返液等問題。