气体发生器的特点及关键技术参数

发布时间:2025-08-27 09:15

  气体发生器是一种通过物理或化学方法,将原料(如空气、水、化学试剂等)转化为所需气体并通常伴随提纯和干燥过程的设备。它与气体净化器(主要功能是去除已有气体中的杂质)不同,其核心功能是“制造”气体。以下是气体发生器的主要特点及关键技术参数:

  一、主要特点

  1.按需生产:

  这是气体发生器最大的优点之一。它不需要依赖高压气瓶,可以根据需要持续、稳定地产生所需气体,避免了频繁更换气瓶的麻烦、储存的安全隐患以及运输成本,特别适合需要长期、连续用气的场合。

  2.纯度高且稳定:

  现代气体发生器,尤其是实验室使用的类型,能够产生纯度很高的气体(例如氮气纯度可达百分之九十九点九九九),并且通过设备内部的净化和干燥系统,确保输出气体的纯度始终保持稳定,能够满足精密分析仪器的严格要求。

  3.安全性高:

  与储存高压气体的气瓶相比,气体发生器通常在较低压力下运行或储存少量气体,大大降低了发生爆炸或大量泄漏的风险。设备内部通常配备有压力、温度、液位等多种安全传感器,一旦出现异常会自动报警并停机。

  4.操作简便,自动化程度高:

  多数气体发生器采用微电脑控制,操作界面清晰直观,可以自动启动和停止,自动调节压力,还能进行故障自检和报警提示,使用非常方便。

  5.节能环保:

  设备只在需要时运行,减少了能源的浪费。同时,避免了气瓶在生产、运输过程中的能源消耗和碳排放。部分技术产生的副产品(如制氢时产生的氧气)可以安全排放或加以利用。

  6.结构紧凑,节省空间:

  设计上通常比较小巧,可以方便地放置在实验台或仪器旁边,不占用过多的实验室空间。它将压缩、分离、净化、干燥等多个功能集成在一个机箱内。

  7.长期运行成本可控:

  虽然初期购买设备的投入可能比买一个气瓶高,但对于用气量较大的用户来说,长期使用可以显著降低购买气体的费用。主要的消耗是电力、水(用于电解)以及需要定期更换的净化材料。

  二、主要技术参数

  在选择气体发生器时,需要根据实际需求重点关注以下技术指标:

  1.气体种类:

  明确需要产生哪种气体,例如:氮气发生器、氢气发生器、氧气发生器、空气发生器、臭氧发生器等。

  2.产气流量:

  指设备每分钟或每小时能够产生的气体体积,单位通常是升每分钟或立方米每小时。这个参数必须大于所连接设备(如色谱仪)的最大用气量,并留有适当余量,否则会导致设备无法正常工作。

  3.气体纯度:

  指产出气体中目标气体所占的百分比,或其中杂质的含量。

  氮气:常见的有百分之九十九、百分之九十九点九、百分之九十九点九九、百分之九十九点九九九等。杂质主要是氧气、水分和碳氢化合物。

  氢气:纯度通常要求高于百分之九十九点九九九,杂质主要是水分和氧气。

  空气:要求碳氢化合物含量极低,水分含量极低(通常用露点温度表示,如低于零下七十摄氏度)。气体纯度必须满足应用要求,纯度不够会影响实验结果的准确性。

  4.输出压力:

  指设备能够提供的最高工作压力,单位有兆帕、巴或磅每平方英寸。需要与用气设备的要求相匹配。压力太低无法驱动设备,压力太高则可能损坏设备或管路。通常这个压力是可以调节的。

  工作原理:

  氮气发生器:

  膜分离法:利用特殊材料的膜对不同气体渗透速度的不同,从压缩空气中分离出氮气。结构简单,维护少,但纯度相对较低。

  变压吸附法:利用特殊吸附材料在加压时吸附氧气等杂质,让氮气通过;减压时将杂质释放。这种方法可以获得高纯度的氮气,是实验室常用的主流技术。

  氢气发生器:

  碱性水电解法:通过电解碱性溶液来产生氢气和氧气。技术成熟。

  纯水电解法:使用去离子水和特殊膜直接电解产生高纯度氢气。无需电解液,维护简单,是现代主流技术。

  空气发生器:通常由无油空气压缩机和多级净化装置(去除水分、油分、碳氢化合物)组成,提供洁净的“零级空气”。

  臭氧发生器:

  电晕放电法:通过高压电场使氧气分子分解并重新组合成臭氧,是常用的方法。

  紫外线照射法:利用特定波长的紫外线照射氧气产生臭氧,产生的浓度较低。

  5.电源要求:

  包括工作电压(如二百二十伏)、频率(如五十赫兹)和功率(瓦或千瓦)。需要确保使用场所的电源条件与之匹配。

  6.噪音水平:

  以分贝为单位。实验室使用的发生器通常要求噪音较低,以免影响工作环境。

  7.外形尺寸与重量:

  关系到设备的占地面积和搬运的便利性。

  8.内部储气罐容量:

  对于空气和氮气发生器,内部的储气罐可以缓冲压力波动,满足设备瞬时的高峰用气需求。

  9.安全保护功能:

  包括过压保护、过热保护、缺水报警、漏液检测、自动排水、防火防爆设计等。

  10.维护周期与耗材:

  需要了解哪些部件需要定期更换,例如吸附材料、干燥剂、过滤器滤芯、去离子水等,以及建议的更换周期。

  总结:以上是气体发生器的特点及技术参数,并综合考虑设备的工作原理、安全性、运行成本和维护的便利性。对于实验室等要求高的场合,通常优先选择纯度高、稳定性好的类型。