ГЧА-9Д-60В генератор чистого азота
Назначение изделия
Генератор чистого азота и «нулевого» воздуха (далее — генератор) предназначен для получения в лабораторных условиях азота высшей чистоты и «нулевого» воздуха.
Азот может использоваться для питания аналитических приборов (газовых хроматографов практически с любыми детекторами, включая оснащенные детектором электронного захвата (ЭЗД); экспресс-анализаторов содержания водорода в металлах; измерителей концентрации органического углерода; испарителей пробы; и т.п.). Благодаря высокому выходному давлению, глубокой очистке и низкому содержанию влаги вырабатываемый генератором азот может использоваться в качестве газа-носителя, в том числе при применении детектора электронного захвата.
Вырабатываемый воздух может использоваться для питания пламенных хроматографических детекторов и пламенно-ионизационных детекторов углеводородов, для газовой экстракции, как газ-носитель, для сжигания проб в металлургических экспресс-анализаторах, для щадящей осушки проб и т.п.
Питание генератора осуществляется сжатым воздухом при давлении 6 ати и расходе не менее 5 л/мин от компрессора или воздушной магистрали. Класс загрязненности сжатого воздуха по ГОСТ 17433-80 не выше 8-го.
Технические характеристики
| Классификация производимого азота по ГОСТ 9293-74 | особой чистоты, I сорт |
|---|---|
| Объемная доля азота, не менее, % об (включая примеси инертных газов — аргон, неон, гелий) | 99,999 |
| Объемная доля кислорода, не более, % об. (ppm) | 0,0005 (5 ppm) |
| Объемная доля водяных паров, не более, % об. (ppm) | 0,0007 (7 ppm) |
| Объемная доля водорода, не более, % об. (ppm) | не обнаруживается |
| Объемная доля суммы углеродсодержащих соединений в пересчете на метан, не более, % об. (ppm) | не обнаруживается |
| Максимальная производительность по азоту, не менее, л/час | 9 (150 мл/мин) |
| Номинальное выходное давление азота, ати, | 4 |
| Объемная доля водяных паров в вырабатываемом воздухе, %, не более | 0,0007 (7 ppm) |
| Объемная доля суммы углеводородов в вырабатываемом воздухе в пересчете на метан, %, не более | не обнаруживается |
| Максимальная производительность по воздуху, не менее, л/час | 60 (1000 мл/мин) |
| Нормальное время установления рабочего режима при односменной работе, мин. | 45÷60 |
| Номинальное входное давление воздуха, ати. | 6 |
| Максимально допустимое входное давление воздуха, ати. | 8 |
| Минимальное входное давление воздуха, ати, не более | 5 |
| Потребление сжатого воздуха, при номинальном входном давлении, не более, л/час | 300 (5 л/мин) |
| Потребляемая мощность, не более, ВА | 200 |
| Габаритные размеры, (ширина x глубина x высота), не более, мм | 210х500х460 |
| Масса, не более, кг | 20 |
| Рабочие условия: | |
| температура окружающего воздуха, С°, | от +10 до +35 |
| электрическое питание от однофазной сети | |
| переменного тока напряжением, В, | 220±10% |
| и частотой, Гц, | 50±1 |
| Средний полный срок службы, лет, не менее | 6 |
| Генератор по электробезопасности соответствует требованиям | класса 1, тип Н по ГОСТ 12.2.025-76. |
Примечания:
- при значительных перерывах в работе (более 3 суток) время установления рабочего режима увеличивается.
- контроль выхода генератора на рабочий режим осуществляется по индикатору концентрации кислорода.
Устройство и принцип работы
Сжатый воздух от внешнего источника (воздушного компрессора, технологической линии сжатого воздуха) подается в генератор через коалесцентный фильтр, в котором происходит предварительная очистка от пыли и конденсация капель масла и воды.
Выделение азота в генераторе осуществляется разделением воздуха методом короткоцикловой безнагревной адсорбции на углеродных молекулярных ситах по двухплечевой схеме, с двумя попеременно работающими адсорберами.
На специально подобранном сорбенте кислород адсорбируется быстрее, чем азот.
В одно плечо подается под давлением воздух, некоторая часть азота из воздуха успевает поступить в ресивер, а кислород почти весь адсорбируется.
Тем временем в другом плече при отсутствии избыточного давления сорбент очищается, выпуская из пор сорбированный кислород.
Через некоторое время плечи меняются процессами: то, которое было рабочим, ставится на очистку, а очищенное становится рабочим.
Упрощенная схема процесса показана на Рисунке 1. Пока левый адсорбер очищает газ, из правого адсорбера накопившийся кислород сбрасывается в атмосферу.
Рисунок 1
Попутно газ очищается от паров воды, углекислоты, масел, водорода и углеводородов, кроме метана.
Очистки от гелия, неона, аргона не происходит.
По ГОСТ 9293-74, содержание аргона в азоте не нормируется. Реальное содержание аргона в получаемом азоте — около 1%.
Все указанные ненормируемые примеси практически никак не влияют на возможность использования производимого азота в качестве газа–носителя для газовой хроматографии. Метан и другие горючие газы, включая водород, полностью удаляются встроенным в генератор блоке очистки.
Концентрация кислорода в азоте на выходе генератора поддерживается постоянной. Для этого генератор оснащен кислородным насосом и электронным регулятором содержания кислорода. При постоянном расходе газа после того, как генератор выходит на режим, содержание кислорода равняется примерно 0,6 ppm (0,00006%). Тем самым обеспечивается практически абсолютная стабильность нулевой линии для чувствительных к кислороду детекторов.
Очистка воздуха от влаги и большинства других примесей происходит аналогично очистке азота, но на других сорбентах, не отделяюших азот от кислорода. Очистка воздуха от горючих газов также осуществляется путем каталитического дожига. Очистка от получаемого при дожиге диоксида углерода не производится, так как следы этого газа не влияют на работу основных детекторов, используемых в газовой хроматографии.
Подача воздуха в линию потребителя начинается через 22 минуты после включения или ранее, если чистота азота достигла требуемого уровня.
Подача азота в линию потребителя начинается по достижении требуемой чистоты, но не позднее, чем через 75 мин после включения генератора. За это время в «холостом» режиме осуществляется предварительная отдувка адсорберов, ресивера и внутренних коммуникаций от кислорода, влаги и других примесей до значений, безопасных для работы хроматографа или иных устройств. Дальнейшая очистка азота проходит при нагруженной линии потребителя за время от 15 минут (при односменной работе) до нескольких часов (при перерывах более трех суток).
Давление на выходах генератора (около 4 ати) стабилизируется встроенными механическими регуляторами давления.
Ориентировочные значения расходов азота и воздуха в линиях потребителя и концентрации кислорода в азоте измеряются встроенными датчиками и индицируются на табло.
Возникновение аварийных ситуаций — обрыв (заметная разгерметизация линий потребителя) и уменьшение входного давления ниже 4,5 ати — контролируется датчиками, соответственно расхода и давления. Подача газов в линии потребителя в этих случаях прекращается, на табло выводится информация о характере неисправности.
Подача газов потребителю восстанавливается через время от получаса до примерно часа при условии, что устранена причина отключения газов.
При трехкратном повторении аварийных ситуаций прибор выключается.
Для предотвращения ухудшения качества газов и загрязнения внутренних коммуникаций при увеличении расхода примерно на 20% выше номинала в генераторе происходят кратковременные (несколько секунд) отключения подачи газа в линию потребителя. Длительность отключения определяется инерционностью дачика расхода. Для того, чтобы возникающие при этом перепады давления на выходе генератора не сказались негативно на работе питаемых приборов, необходимо уменьшить потребление соответствующего газа.
Техническое обслуживание
Основными операциями технического обслуживания генератора являются: слив конденсата из коалесцентного фильтра; замена фильтрующей вставки фильтра; проверка герметичности входных и выходных газовых коммуникаций.
