一种氮气发生器的制作方法

本发明属于制氮，具体涉及一种氮气发生器。

背景技术：

1、现有集成式氮气发生器的核心制氮技术主要分为两种，分别为psa变压吸附制氮技术与膜丝分离制氮技术，但是两类技术体系各存在固有技术缺陷，无法同时适配多工况、多纯度氮气供给需求。

2、其中，psa变压吸附制氮技术能够制备纯度高达99.999%的高纯氮气，满足超高纯氮气使用场景需求，但该技术运行过程中存在气体损耗量大、运行能耗偏高的问题。膜丝分离制氮技术具备运行稳定、故障率低、连续性供气效果好的优势，但其氮气纯度上限仅能达到99.5%，无法满足超高纯氮气的使用要求。

3、但对于分析实验室等应用场景中，设备往往需要同时适配两种不同规格、不同纯度的氮气供气需求。但是上述psa变压吸附制氮技术或膜丝分离制氮技术均无法满足上述的需求。

4、相关技术为了解决这一问题，一般采用配置两种不同类型的氮气发生器，分别供给不同纯度的氮气，或者膜丝分离氮气发生器搭配氮气钢瓶，又或者是大流量膜丝分离氮气发生器搭配分体式psa设备。

5、但是上述无论哪一种制氮方式，其都是多设备配套安装的方式，会占用设备摆放空间，对于空间有限的实验室场景适配性较弱。且多设备协同工作的气流、压力难以统一调控，容易出现供气不稳定、工况匹配度低的情况，极大影响设备使用便捷性与供气稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种双制氮模式氮气发生器，以解决现有技术中的问题。

2、为此，本发明提供一种氮气发生器，包括：

3、气路供给单元；

4、预处理单元，所述预处理单元与所述气路供给单元相连接，用于对气路供给单元提供的气体进行降温、除杂以及除水；

5、三条相互独立的支路，与所述预处理单元相连接，所述支路包括：

6、精氮支路，所述精氮支路用于产出第一纯度氮气；

7、普氮支路，所述普氮支路用于产出第二纯度氮气；

8、溢流稳压支路，所述溢流稳压支路用于对总气路的压力进行上限控制，并根据所述精氮支路与普氮支路的用气需求，调控所述总气路的流量；其中，所述总气路为所述气路供给单元的气路。

9、一些实施例中，还包括控制系统，所述控制系统包括：

10、第一控制电路板，所述第一控制电路板与所述气路供给单元以及精氮支路电性连接，用于双空压机启停调控、分子筛塔双塔交替切换以及精氮支路的制氮工艺流程时序控制；

11、第二控制电路板，所述第二控制电路板用于总电源开关控制、自动排水时序控制、全管路压力监测、出气氮气纯度实时监测、人机交互操作以及故障预警与报警，且所述第二控制电路板通过纯度传感器实时采集出气纯度数据，在判定氮气纯度达到设定标准后自动将气路从排空状态切换至正常出气输出状态。

12、一些实施例中，包括机箱，所述机箱的尺寸为455*600*1090mm；

13、所述机箱包括前部电路区、左侧气源区以及右侧提纯区；

14、所述前部电路区布置有所述第一控制电路板和所述第二控制电路板，以及电气元件；

15、所述左侧气源区的下部设置有气路供给单元，上部设置有预处理单元以及溢流稳压支路；

16、所述右侧提纯区布置有精氮支路以及普氮支路，所述右侧提纯区为方形布局。

17、一些实施例中，所述右侧提纯区的下端布置有气路接口与阀门系统。

18、一些实施例中，所述溢流稳压支路包括溢流阀，且所述溢流阀被配置为当所述总气路的压力超过预设的阈值时，所述溢流阀开启泄压。

19、一些实施例中，所述精氮支路至少包括干燥膜，与所述干燥膜相连接的分子筛塔，所述分子筛塔用于实现氮氧分离；

20、第一气罐，所述第一气罐用于稳压缓冲；

21、第一阀门系统，所述第一阀门系统与所述第一气罐相连接，用于对输出的第一纯度氮气进行压力控制；

22、第一活性炭过滤器，与所述第一阀门系统相连接，用于去除第一纯度氮气中的有机物或异味。

23、一些实施例中，所述普氮支路至少包括氮气膜，所述氮气膜用于氮氧分离并提纯氮气；

24、第二气罐，所述第二气罐用于稳压缓冲；

25、第二阀门系统，所述第二阀门系统与所述第二气罐相连接，用于对输出的第二纯度氮气进行压力控制；

26、第二活性炭过滤器，与所述第二阀门系统相连接，用于去除第二纯度氮气中的有机物或异味。

27、一些实施例中，所述气路供给单元包括双空压机。

28、一些实施例中，所述预处理单元包括冷凝器，所述冷凝器与三级除水过滤模组相连接，所述过滤模组用于去除压缩空气中的液态水、杂质以及油污。

29、一些实施例中，所述预处理单元与所述三条相互独立的支路之间还设置有热交换器，经过所述热交换器后的压缩空气分别进入到所述三条相互独立的支路。

30、有益效果：

31、1.本发明通过在同一设备内集成psa与膜分离两套制氮技术，分别产出99.999%超高纯氮气与95%-99%常规纯度氮气，一台设备替代传统两台设备或组合方式的方案，可满足如质谱仪碰撞气与离子源的差异化供气需求。

32、2.本发明将双制氮系统、预处理系统及电控系统高度集成于单台机箱内，摒弃多设备堆叠布置，显著缩减实验室占地面积，同时减少设备采购、管路辅材及多点位运维投入，降低全生命周期使用成本。

33、3.本发明通过分流与溢流稳压实现双路压力动态平衡，杜绝两路工艺波动相互干扰。另外，采用双电路板物理隔离架构，将动力工艺控制与监测交互控制分离，规避单板的逻辑串扰与故障联动，设备连续运行可靠性大幅提高。

1.一种氮气发生器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氮气发生器，其特征在于，还包括控制系统，所述控制系统包括：

3.根据权利要求2所述的氮气发生器，其特征在于，包括机箱，所述机箱的尺寸为455*600*1090mm；

4.根据权利要求3所述的氮气发生器，其特征在于，所述右侧提纯区的下端布置有气路接口与阀门系统。

5.根据权利要求1所述的氮气发生器，其特征在于，所述溢流稳压支路包括溢流阀，且所述溢流阀被配置为当所述总气路的压力超过预设的阈值时，所述溢流阀开启泄压。

6.根据权利要求1所述的氮气发生器，其特征在于，所述精氮支路至少包括干燥膜，与所述干燥膜相连接的分子筛塔，所述分子筛塔用于实现氮氧分离；

7.根据权利要求1所述的氮气发生器，其特征在于，所述普氮支路至少包括氮气膜，所述氮气膜用于氮氧分离并提纯氮气；

8.根据权利要求1所述的氮气发生器，其特征在于，所述气路供给单元包括双空压机。

9.根据权利要求1所述的氮气发生器，其特征在于，所述预处理单元包括冷凝器，所述冷凝器与三级除水过滤模组相连接，所述过滤模组用于去除压缩空气中的液态水、杂质以及油污。

10.根据权利要求1所述的氮气发生器，其特征在于，所述预处理单元与所述三条相互独立的支路之间还设置有热交换器，经过所述热交换器后的压缩空气分别进入到所述三条相互独立的支路。