comparar separación por membrana y adsorción por cambio de presión PSA

El principio de un generador de nitrógeno se puede resumir en una frase: extraer nitrógeno del aire y expulsar otros gases. El aire consta de 78% de nitrógeno, 21% de oxígeno, y el 1% restante está compuesto de argón, dióxido de carbono, vapor de agua, etc. El generador no requiere materias primas químicas, solo electricidad y aire, y se basa en la separación física para aumentar la concentración de nitrógeno.

Sin embargo, existen dos enfoques técnicos completamente diferentes para "cómo tamizar", con eficiencias y escenarios de aplicación muy diferentes. Los desglosaremos a continuación.

Ruta 1: Separación por Membrana

Principio: El componente principal es un haz de membranas de fibra hueca . Cuando el aire comprimido pasa por el interior del tubo de membrana, las diferentes moléculas de gas penetran la pared de la membrana a diferentes velocidades: el oxígeno, el vapor de agua y el dióxido de carbono son "gases rápidos" y permeabilizan rápidamente al exterior de la membrana y son expulsados; el nitrógeno es un "gas lento" y permanece en el interior del tubo de membrana hasta la salida.

Eficiencia de conversión: El nitrógeno representa el 78% del aire de entrada, y la separación por membrana puede aumentar la concentración de nitrógeno de salida al 95%-99.5%. La tasa de extracción (nitrógeno de salida / nitrógeno en el aire de entrada) suele estar entre el 30% y el 50%, es decir, para obtener 1 metro cúbico de nitrógeno al 99.5%, se requieren aproximadamente 2.5-3.5 metros cúbicos de aire comprimido.

Características:

• Sin partes móviles, funcionamiento silencioso (45-52 dB), libre de mantenimiento
• El gas se libera inmediatamente al arrancar, no requiere precalentamiento.
• El límite de pureza es 99.5%, no puede ser mayor.
• Los módulos de membrana son consumibles con una vida útil de 3-5 años.

Escenarios aplicables: LC-MS gas atomizador/gas cortina (requisito de pureza 99.5%), gas atomizador ELSD, ICP gas de purga.

Ruta 2: PSA Adsorción por Oscilación de Presión

Principio: El componente principal es una torre de adsorción llena de tamiz molecular de carbono (CMS), y las dos torres suelen operar alternativamente. Bajo presión, el tamiz molecular de carbono adsorbe preferentemente moléculas de oxígeno (porque las moléculas de oxígeno son más pequeñas que las de nitrógeno y pueden entrar más fácilmente en los microporos del tamiz molecular), mientras que el nitrógeno pasa directamente. Mientras una torre adsorbe y produce nitrógeno, la otra torre despresuriza y libera el oxígeno adsorbido para completar la regeneración. Las dos torres ciclan y cambian, logrando una producción continua de gas.

Eficiencia de conversión: PSA puede aumentar la pureza del nitrógeno hasta el 99.999% o incluso el 99.9999%. Sin embargo, cuanto mayor sea la pureza, menor será la tasa de extracción: la tasa de extracción es de aproximadamente el 50% a una pureza del 99.5% y cae al 25%-35% al 99.999%. En otras palabras, perseguir la pureza máxima requiere consumir más aire comprimido.

Características:

• Alta pureza (hasta 99.9999%)
• Los tamices moleculares tienen una larga vida útil (más de 10 años).
• Hay un ruido de conmutación de válvulas (55-65 dB), que es más ruidoso que la separación por membrana.
• La estructura es compleja y los requisitos de mantenimiento son mayores.

Escenarios aplicables: Gas portador GC (99.999%), Gas portador GC-MS (99.9999%), y requisitos de gas de alta pureza.Comparación de eficiencia de las dos rutas

índice

Independientemente de la tecnología elegida,

la calidad de la fuente de aire frontal determina directamente la eficiencia real . Si el aire comprimido del compresor de aire contiene cantidades excesivas de aceite y agua, el módulo de membrana se contaminará y el tamiz molecular se envenenará. Esto puede resultar en una disminución de la pureza o, en casos graves, en una falla prematura de los componentes principales.Muchos laboratorios sienten que sus generadores se vuelven "menos puros" con el tiempo. El problema no está en el generador en sí, sino en el secador y los filtros de la parte superior, que necesitan ser reemplazados. Invertir en un buen sistema de admisión de aire puede extender la vida útil de los componentes principales en un 40%-60%, una inversión mucho más valiosa que perseguir parámetros de mayor pureza.

Selección en una frase

Consulte el manual de su instrumento para conocer las especificaciones del gas: si dice 99.5%, elija separación por membrana; si dice 99.999%, elija PSA. No gaste dinero extra en pureza no utilizada, y no comprometa con la tecnología equivocada. Si elige el principio correcto, la eficiencia y el costo seguirán naturalmente.