一种氮气发生装置的制作方法

本发明属于实验设备，具体涉及一种氮气发生装置。

背景技术：

1、氮气，通常状况下是一种无色无味的气体，而且一般氮气比空气密度小。氮气占大气总量的78.08％(体积分数)，是空气的主要成份之一。在标准大气压下，氮气冷却至-195.8℃时，变成无色的液体，冷却至-209.8℃时，液态氮变成雪状的固体。实验室仪器分析中常要用到氮气等气源，如液相色谱-质谱联用(lc/ms)广泛应用于生物化学、医学研究与应用、环境分析、食品分析以及临床应用等领域；传统实验室对lc/ms的供气方式通常是采用低成本的钢瓶或者高压储气罐来实现，但因其自身气容量的有限，实验室工作者不得不频繁地订购、搬运、安装和更换钢瓶(高压气罐),这不仅耗费大量的人力、物力和时间，甚至使一些重要的实验工作被迫中断；高压气罐阶段性自动放气减压保护是一种不可避免的技术缺陷，也直接导致了用户气体资源的无谓浪费，且钢瓶经常在无明显征兆的情况下氮气用尽，从而导致用户重要分析实验被迫停止。因此，一些实验室采用氮气发生装置来直接获取氮气。

2、现有技术cn215924403u公开了一种实验室用的高纯氮气发生装置，包括通过管道依次连通的空气预处理机构、冷冻干燥机构、吸附除杂罐、压缩空气储罐、吸附分离机构以及氮气储罐；空气预处理机构包括底座、设置在底座上且具有进气口和排气口的罐体、设置在罐体内的空压机以及设置在罐体内部且位于空压机出口端的过滤组件，空压机与罐体的进气口相连通，冷冻干燥机构通过管道与罐体相连通；其结构可靠，使用性能好，制氮操作便捷，且氮气制取纯度高。上述专利的高纯氮气发生装置虽然可以获得高纯氮气，但是某些实验需要不同纯度的氮气，其无法调整氮气纯度，难以满足实验室的实验需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种氮气发生装置，用于解决现有技术中存在的上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种氮气发生装置，包括进气模块、空气处理模块、氮氧分离模块、氮气纯化模块和第一缓冲容器，所述进气模块、空气处理模块和氮氧分离模块依次连通，所述氮氧分离模块设有第一富氮气体出口、第二富氮气体出口和富氧气体出口，所述第一富氮气体出口与氮气纯化模块连通，所述氮气纯化模块的出口端设有第一氮气纯度检测装置，氮气纯化模块与第一缓冲容器之间连接有比例阀，所述第二富氮气体出口与比例阀相连，第二富氮气体出口设有第二氮气纯度检测装置，比例阀连接有控制器，所述第一氮气纯度检测装置和第二氮气纯度检测装置均与控制器相连，控制器用于基于第一氮气纯度检测装置和第二氮气纯度检测装置的氮气纯度调节比例阀的开度，以调节第一缓冲容器中的氮气纯度。

3、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述第一缓冲容器配设有第三氮气纯度检测装置，所述第三氮气纯度检测装置与控制器相连，第三氮气纯度检测装置用于向控制器反馈第一缓冲容器中的氮气纯度，以使控制器对比例阀的开度进行精细调节。

4、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述空气处理模块包括空气过滤单元和空气干燥单元，所述进气模块、空气过滤单元和空气干燥单元、氮氧分离模块依次连通。

5、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述空气过滤单元包括无纺布过滤网、活性炭过滤网和hepa过滤网，且无纺布过滤网、活性炭过滤网和hepa过滤网沿着空气的移动方向依次设置。

6、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述氮氧分离模块包括氮氧分离膜组件，所述氮氧分离膜组件与空气处理模块连通，氮氧分离膜组件设置第一富氮气体出口、第二富氮气体出口和富氧气体出口。

7、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述氮气纯化模块包括第一吸附塔和第一单向阀，所述第一单向阀和第一吸附塔依次设置在第一富氮气体出口和比例阀之间。

8、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述第一吸附塔为psa吸附塔。

9、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述富氧气体出口连接有零级空气制备模块。

10、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述零级空气制备模块包括第二单向阀、第二吸附塔和第二缓冲容器，所述富氧气体出口、第二单向阀、第二吸附塔和第二缓冲容器依次连通，第二缓冲容器配设有氧气纯度检测装置，第二缓冲容器的出口端设有减压阀。

11、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述第二吸附塔内装填有吸氮分子筛，该吸氮分子筛包括5a分子筛和13x分子筛中的至少一种。

12、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述空气处理模块与氮氧分离模块之间连接有第三缓冲容器，且空气处理模块与第三缓冲容器之间设有第三单向阀，所述第三缓冲容器配设有压力检测装置，所述压力检测装置与控制器相连。

13、作为上述技术方案的一种可选实施方式，所述进气模块包括空气压缩机，所述空气压缩机与控制器相连，控制器用于基于第三缓冲容器的压力值动态调整空气压缩机的空气流量。

14、作为上述技术方案的一种可选实施方式，还包括箱体，所述箱体上设有箱门和显示屏，所述显示屏与控制器相连，箱体内部设置进气模块、空气处理模块、氮氧分离模块、氮气纯化模块和第一缓冲容器。

15、本发明的有益效果为：

16、本发明提供了一种氮气发生装置，进气模块、空气处理模块和氮氧分离模块依次连通，氮氧分离模块设有第一富氮气体出口、第二富氮气体出口和富氧气体出口，第一富氮气体出口与氮气纯化模块连通，氮气纯化模块与第一缓冲容器之间连接有比例阀，第二富氮气体出口与比例阀相连，比例阀连接有控制器。氮气纯化模块排出高纯氮气，氮氧分离模块排出富氮气体，根据实验室的用途，控制器基于高纯氮气和富氮气体的纯度，调节比例阀的开度，从而调节高纯氮气和富氮气体的比例，进而实现第一缓冲容器中的氮气纯度控制，满足实验室的不同需求。本发明具有氮气纯度宽范围可调以及氮气纯度自动控制功能，在实验室使用安全方便、可靠性高、维护成本低。

技术特征：

1.一种氮气发生装置，其特征在于，包括进气模块、空气处理模块、氮氧分离模块、氮气纯化模块和第一缓冲容器(1)，所述进气模块、空气处理模块和氮氧分离模块依次连通，所述氮氧分离模块设有第一富氮气体出口、第二富氮气体出口和富氧气体出口，所述第一富氮气体出口与氮气纯化模块连通，所述氮气纯化模块的出口端设有第一氮气纯度检测装置(2)，氮气纯化模块与第一缓冲容器(1)之间连接有比例阀(3)，所述第二富氮气体出口与比例阀(3)相连，第二富氮气体出口设有第二氮气纯度检测装置(4)，比例阀(3)连接有控制器，所述第一氮气纯度检测装置(2)和第二氮气纯度检测装置(4)均与控制器相连，控制器用于基于第一氮气纯度检测装置(2)和第二氮气纯度检测装置(4)的氮气纯度调节比例阀(3)的开度，以调节第一缓冲容器(1)中的氮气纯度。

2.根据权利要求1所述的氮气发生装置，其特征在于，所述第一缓冲容器(1)配设有第三氮气纯度检测装置(5)，所述第三氮气纯度检测装置(5)与控制器相连，第三氮气纯度检测装置(5)用于向控制器反馈第一缓冲容器(1)中的氮气纯度，以使控制器对比例阀(3)的开度进行精细调节。

3.根据权利要求1所述的氮气发生装置，其特征在于，所述空气处理模块包括空气过滤单元(6)和空气干燥单元(7)，所述进气模块、空气过滤单元(6)和空气干燥单元(7)、氮氧分离模块依次连通。

4.根据权利要求3所述的氮气发生装置，其特征在于，所述空气过滤单元(6)包括无纺布过滤网、活性炭过滤网和hepa过滤网，且无纺布过滤网、活性炭过滤网和hepa过滤网沿着空气的移动方向依次设置。

5.根据权利要求1所述的氮气发生装置，其特征在于，所述氮氧分离模块包括氮氧分离膜组件(8)，所述氮氧分离膜组件(8)与空气处理模块连通，氮氧分离膜组件(8)设置第一富氮气体出口、第二富氮气体出口和富氧气体出口。

6.根据权利要求1所述的氮气发生装置，其特征在于，所述氮气纯化模块包括第一吸附塔(9)和第一单向阀(10)，所述第一单向阀(10)和第一吸附塔(9)依次设置在第一富氮气体出口和比例阀(3)之间；所述第一吸附塔(9)为psa吸附塔。

7.根据权利要求1所述的氮气发生装置，其特征在于，所述富氧气体出口连接有零级空气制备模块；所述零级空气制备模块包括第二单向阀(11)、第二吸附塔(12)和第二缓冲容器(13)，所述富氧气体出口、第二单向阀(11)、第二吸附塔(12)和第二缓冲容器(13)依次连通，第二缓冲容器(13)配设有氧气纯度检测装置(14)，第二缓冲容器(13)的出口端设有减压阀(15)；所述第二吸附塔(12)内装填有吸氮分子筛，该吸氮分子筛包括5a分子筛和13x分子筛中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的氮气发生装置，其特征在于，所述空气处理模块与氮氧分离模块之间连接有第三缓冲容器(16)，且空气处理模块与第三缓冲容器(16)之间设有第三单向阀(17)，所述第三缓冲容器(16)配设有压力检测装置(18)，所述压力检测装置(18)与控制器相连。

9.根据权利要求8所述的氮气发生装置，其特征在于，所述进气模块包括空气压缩机(19)，所述空气压缩机(19)与控制器相连，控制器用于基于第三缓冲容器(16)的压力值动态调整空气压缩机(19)的空气流量。

10.根据权利要求1所述的氮气发生装置，其特征在于，还包括箱体(20)，所述箱体(20)上设有箱门(21)和显示屏(22)，所述显示屏(22)与控制器相连，箱体(20)内部设置进气模块、空气处理模块、氮氧分离模块、氮气纯化模块和第一缓冲容器(1)。

技术总结
本发明公开了一种氮气发生装置，包括进气模块、空气处理模块、氮氧分离模块、氮气纯化模块和第一缓冲容器，第一富氮气体出口与氮气纯化模块连通，氮气纯化模块的出口端设有第一氮气纯度检测装置，氮气纯化模块与第一缓冲容器之间连接有比例阀，第二富氮气体出口与比例阀相连，第二富氮气体出口设有第二氮气纯度检测装置，比例阀连接有控制器，控制器用于基于第一氮气纯度检测装置和第二氮气纯度检测装置的氮气纯度调节比例阀的开度，以调节第一缓冲容器中的氮气纯度，满足实验室的不同需求。本发明具有氮气纯度宽范围可调以及氮气纯度自动控制功能，在实验室使用安全方便、可靠性高、维护成本低。

技术研发人员：姜天宇,苏明明,南京,王连杰,殷文敏,郭铭凯
受保护的技术使用者：上海科益生物科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14