如何選擇現(xiàn)場制氮機的氮氣純度

氮氣(N2)在工業(yè)應(yīng)用中的應(yīng)用及其產(chǎn)品特性使其成為工業(yè)中最常使用的氣體之一。對于用戶而言，選擇制氮機或者氮氣時需考慮輸送系統(tǒng)的選擇、是否符合清潔空氣標(biāo)準(zhǔn)、安全性和純度。在研究這些時，如果可以準(zhǔn)確地選擇所需的最佳氮氣參數(shù)可以節(jié)省大量資金。

現(xiàn)場制氮機的流程和優(yōu)勢

與高壓鋼瓶相比，現(xiàn)場制氮機更安全、更易于操作，并且與從杜瓦瓶和罐車中蒸發(fā)液氮相比，具有輸送速度優(yōu)勢。按需生成氣態(tài)氮氣有2種方式，它們?yōu)樽儔何?PSA)和膜系統(tǒng)技術(shù)。至于選擇哪種制氮方式，很大程度上取決于所需氮氣的純度。

需要95%至98%純度氮氣（5%至2%氧氣）的應(yīng)用，例如防火和防爆，可以使用膜制氮機。其他需要更高純度的制氮機可以考慮采用分子篩制氮機。

變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA）是一種先進的氣體分離技術(shù)，在現(xiàn)場供氣方面具有不可替代的地位。吸附劑（稱為碳分子篩）是PSA制氮設(shè)備的核心部分，利用氣體介質(zhì)中不同組份在吸附劑上的吸附容量的不同，吸附劑在壓力升高時進行選擇性吸附，在壓力減少時得到脫附再生，如此交替循環(huán)連續(xù)不斷地制取產(chǎn)品氮氣。

壓縮空氣首先經(jīng)過壓縮空氣凈化單元除去油、水、固體雜質(zhì)，接著經(jīng)過加熱器，提高潔凈壓縮空氣溫度后進入膜分離器連續(xù)制取氮氣。膜分離器由一種聚酯微型中空纖維束集成，纖維束通過對空氣各成份的不同滲透速率來分離空氣中的氧氣和氮氣，其中空氣中的O2分子和H2O分子快速滲透過膜纖維從而被脫附掉，而N2分子經(jīng)過中空纖維微孔得到集束。在控制系統(tǒng)控制下實現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的輸出產(chǎn)品氮氣。

工業(yè)應(yīng)用中規(guī)定的純度

盡管現(xiàn)場制氮可產(chǎn)生純度高達99.999%的N2，但如果用戶將氮氣純度與應(yīng)用所需的純度相匹配，則可以顯著節(jié)省資金和能源。實際上，對于許多應(yīng)用而言，并不需要99.9%或更高的純度。

氮氣用于延長食品和飲料產(chǎn)品的保質(zhì)期并保持風(fēng)味、顏色和香氣，包括休閑食品包裝、咖啡包裝和葡萄酒裝瓶。大多數(shù)產(chǎn)品指定的純度水平在98-99.5%之間。許多產(chǎn)品的包裝都充滿了氮氣，這是一種無味的添加物。當(dāng)包裝中的氧氣被氮氣取代時，產(chǎn)品可以經(jīng)受更長的運輸距離而不會損失風(fēng)味。氮氣有時會與CO2或少量O2混合，形成氣調(diào)包裝，以抑制肉類、魚類或家禽中特定細菌的生長。其他產(chǎn)品，如食用油，用氮氣覆蓋，以防止氧氣引起酸敗。在葡萄酒生產(chǎn)中，氮氣用于發(fā)酵原料的覆蓋和裝瓶。瓶子用氮氣吹掃，裝滿葡萄酒，并在塞上軟木塞之前用更多的氮氣覆蓋。

金屬工業(yè)對氮的重視有多種用途。在鋁脫氣中，熔融金屬用氮氣噴射，排出可能導(dǎo)致氣態(tài)夾雜的氫氣。在鋁擠壓中，惰性氮氣可防止氧化物的形成。激光切割使用氮氣吹掉熔渣并最大限度地減少切割處的氧化，同時吹掃激光波紋管以清除鏡子上的灰塵并清除H2O和CO2，防止吸收激光能量并使切割模糊。熱處理金屬需要惰性氣氛，例如氮氣。純度范圍從鋁脫氣的97%到熱處理和鋁擠壓的99.5%或更高。對于激光切割，氮氣的純度可低至99.95%或更低，具體取決于被切割的材料和厚度。

石油和天然氣以及石化行業(yè)面臨安全問題，氮氣的惰性特性很好地滿足了這些問題。這些行業(yè)的純度水平通常在95-99%之間。防火和防爆覆蓋通過引入氮氣成功地去除了氧氣?；瘜W(xué)品罐通常用氮氣覆蓋以防止火災(zāi)或爆炸。在石油和天然氣行業(yè)的上游和中游區(qū)域，有多種用途，從管道的清潔和檢查到立管張緊器的加壓，用于保持浮動或系留鉆井平臺的穩(wěn)定性。在管道內(nèi)，氣封渦輪機通常使用氮氣墊進行密封。氮氣可防止天然氣泄漏，并在發(fā)生任何輕微泄漏時抑制火災(zāi)風(fēng)險。

制藥行業(yè)依靠氮氣的惰性特性來確?；瘜W(xué)品和包裝的安全性和無菌性，平均純度水平為97-99.99%。在產(chǎn)品轉(zhuǎn)移中，氮氣用于吹掃容器以消除污染。使用氮氣進行化學(xué)覆蓋有助于最終藥物產(chǎn)品的穩(wěn)定性。密封包裝注入氮氣以保持藥物的新鮮度。在整個制藥過程中使用的去離子水被覆蓋以通過防止暴露于CO2來確保恒定的pH值。

塑料的開發(fā)需要氮氣的低露點干燥和惰性特性以用于成型和擠出工藝。該行業(yè)的氮氣純度范圍為95-99.5%。在注塑成型中，吹掃顆粒料斗和防止螺桿滲碳是通過引入氮氣實現(xiàn)的。在氣體輔助注塑成型中，加壓氮氣有助于填充零件并消除收縮。吹膜擠出使用氮氣吹掃和噴霧干燥產(chǎn)品。

發(fā)電行業(yè)具有高度的安全和維護意識。氮有助于去除氧氣和防止腐蝕。在鍋爐循環(huán)期間，根據(jù)ASME指南，熱回收蒸汽發(fā)生器(HRSG)的正確鋪層包括氮氣以避免鍋爐腐蝕和點蝕。已經(jīng)斷電的鍋爐被覆蓋并用氮氣噴射以防止腐蝕。氮氣通常用于覆蓋和噴射軟化水箱，以防止軟化水受到CO2污染。用氮氣吹掃天然氣管線可以進行維修或閥門安裝，而無需擔(dān)心火災(zāi)。在整個發(fā)電領(lǐng)域，氮氣純度通常在95-98%之間，在鍋爐閑置中高達99.6%。

在電子裝配行業(yè)，氮氣用于保持焊料清潔和無煙灰，特別是在選擇性焊料和波峰焊工藝中，本行業(yè)純度可高達99.999%。

氮氣的其他應(yīng)用是在需要其惰性和清除氧氣的各個領(lǐng)域?？梢詫⒚旱V或其他礦井隔開并充入氮氣以清除氧氣并防止爆炸。汽車油漆覆蓋和噴漆氮氣加速干燥并改善產(chǎn)品光潔度。博物館的文物和古董通常存放在氮氣環(huán)境中，以保存和保護它們的表面。