用现场氮气发生器选择纯度水平
氮(N2）在工业应用中，将其排名为工业中最规定的气体之一。对于制造商来说，在送货系统的选择中存在氮气选择，符合清洁的空气标准，安全性和纯度1。在研究这些选择时，制造商可以准确地选择所需的最佳氮供应，通常节省相当大。在许多行业和应用程序中选择99.99％或更高的纯度水平，既可能会产生各种成本，也可能是不必要的。
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商业供应氮:过程和成本
液体空气分离厂通过使用冷却空气来提供氮气，以将氧气和氮气分离为液体。低温蒸馏占总氮生产的> 95％。使用该方法产生氮是能量密集的，因为该过程通过冷却并将其压缩成液体空气，并将其压缩在利用焦耳 - 汤普森效应的制冷循环中。
N后2与空气分开，需要额外的能量来将其净化为要求并填充相应的运输容器。由于该过程在大规模上连续进行，因此其功率使用每天都会产生数百或数千吨温室气体。
通过此工艺生产的氮气可以达到99.99%或更高的纯度。这一过程完成的成本较高的纯度水平，没有额外的好处，为大多数应用。从商业天然气公司购买氮气是最昂贵的选择。在杜瓦瓶或大罐中使用液氮的成本略低。在汽缸中，成本上升。
价格中还考虑了通过运输罐车将氮气从分馏工厂运输到终端用户工厂的成本。氮的输送会消耗大量的能量，并对CO的含量有很大的贡献2在向最终用户输送氮气的过程中产生。显然，运输氮气所需的能量取决于设施和最终用户的工厂之间的距离，但用卡车运输氮气对环境的影响是显著的。例如，一辆每年行驶约10万英里的牵引车在此期间会产生约36万磅的二氧化碳。高压和沉重的钢瓶需要正确的操作，如果阀门被切断，可能会导致背部受伤或灾难性的损坏和伤害。
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现场氮气发生器:过程和好处
现场氮气发生器比高压钢瓶更安全、更容易操作，而且比杜瓦瓶和罐内的液氮蒸发输送速度更快。按需生成气态氮使用两种可选方法之一。其中包括变压吸收(PSA)和膜系统技术。发电机的选择很大程度上取决于所需氮气的纯度。在这两种情况下，O2可以控制到所需的纯度水平。
需要氮气纯度为95 - 98%(氧气纯度为5% - 2%)的应用，如防火和防爆，可以使用膜发生器。应用如覆盖氧敏感化合物，特殊化学品和制药加工需要高纯度的流，并要求使用PSA发生器。
PSA系统采用压缩空气，并使用高质量的凝聚过滤器过滤空气，以去除99.99%的0.01微米颗粒。然后该系统根据氧、水蒸气和其他污染物在碳分子筛(CMS)床上的优先吸附和解吸分离氮气和氧气。 PSA氮气发生器有两个床柱:一个有新鲜的CMS用于当前的吸附过程，另一个秋千到低压从饱和的CMS解吸氧。一柱提供氮气，另一柱进行再生。这些柱状床层来回循环以生成和再生床层。由此产生的高纯度氮然后供给一个缓冲槽，以允许连续的高压输出。高纯度的氮气流通过最终过滤器，以确保输送纯净、无菌的氮气。
中空纤维膜系统使用压缩空气，直接通过膜管的孔。更小和更容易溶解的氧和水分子通过聚合膜管的壁，从而丰富了气流中的氮。膜在连续过程中产生氮气，确保下游的稳定纯度。与PSA系统一样，富氮气流通过最终过滤器，以确保输送纯净、无菌的氮气。
纯度指定在工业应用中
虽然现场产氮可以产生N2纯度高达99.999%，用户可以实现显著的财政和能源节约，如果他们匹配的纯度的氮气的应用所需的纯度。事实上，对于许多应用，纯度99.9%或以上是不需要的。
氮气服务延长保质期并保持味道，颜色和香气食品和饮料产品从零食包装，咖啡包装和葡萄酒装瓶等等。为大多数产品指定了98-99.5％之间的纯度水平。许多产品的包装充满氮气，无味无味。当氧气在包装中用氮气替换时，产品可以在没有含量的损失的情况下进行更长时间的运输距离。氮气偶尔与CO混合2或少量o2在肉类、鱼类或家禽中创造一种改良的气氛包装以抑制特定细菌的生长。其他产品，如食用油，被氮气覆盖，以防止氧气引起酸败。在葡萄酒生产中，氮既用于包裹发酵原料，也用于装瓶。瓶子被氮气净化，装满葡萄酒，在塞上软木塞之前再盖上更多的氮气。
这金属行业价值氮气的各种目的。在铝脱气中，熔融金属用氮气喷射，推出氢气，氢气可引起气态闭塞。在铝挤出中，惰性氮气可防止氧化物的形成。激光切割采用氮气吹掉渣滓并最大限度地减少切割时的氧化，同时吹扫激光光泽，使灰尘从镜子中除去2o和co.2清除，防止吸收激光能量和模糊的切割。热处理金属需要氮气等惰性气体。纯度范围从97%的铝脱气到99.5%或更高的热处理和铝挤压。对于激光切割，氮的纯度可低至99.95%或更低，这取决于切割的材料和厚度。
石油和天然气和石化由于氮气的惰性特性，工业面临着安全问题。这些行业的纯度通常在95-99%之间。防火和爆炸覆盖成功地通过氮气的引入来排除氧气。化学容器通常被氮气覆盖以防止火灾或爆炸。在油气行业的上游和中游地区，有多种用途，从管道的清洗和检查，到立管张紧器的加压，用于维持浮动或锚链钻机的稳定性。在管道中，气体密封涡轮机通常使用氮气垫密封。氮气可以防止天然气泄漏，如果发生轻微泄漏，可以降低火灾的风险。
这制药工业依赖于氮的惰性性质，以确保化学品和包装中的安全性和无菌性，平均纯度水平为97-99.99％。在产物转移中，氮气用于吹扫容器以消除污染。用氮气覆盖化学覆盖，有助于最终药物产品的稳定性。密封包装注入氮以保持药物的新鲜度。在整个药物方法中使用的去离子水被覆盖以通过防止接触CO 2来确保恒定的pH。
的发展塑料需要氮气的低露点干燥和惰性性能进行成型和挤出工艺。氮纯度在这个行业的95-99.5％之间。在注塑成型中，通过氮气引入实现颗粒料斗的吹扫和防止螺杆上的渗碳。在气体辅助注射成型中，加压氮气有助于填充部分并消除收缩。吹膜挤出使用氮气吹扫和喷雾干燥产品。
发电工业高度安全和维护意识。氮气有助于除去氧气和防止腐蚀。在锅炉循环过程中，应按照ASME的指导方针，对余热回收蒸汽发生器(HRSG)进行适当的铺层，包括氮气，以避免锅炉的腐蚀和点蚀。一个已经断电的锅炉被覆盖并喷入氮气以防止腐蚀。氮常用于覆盖和喷雾除盐水箱，以防止二氧化碳污染除盐水。用氮气清洗天然气管道可以使维修或阀门安装不存在火灾隐患。在整个发电领域，氮气纯度通常在95-98%之间，锅炉敷层氮气纯度可达99.6%。
在电子产品组装工业上，氮气用于保持焊料清洁和无烟尘，特别是在选择性焊锡和波峰焊锡工艺中。在这个行业的纯度可以高达99.999%
其他应用程序对于氮气使用，在不同的领域中是需要其惰性性能和氧气的氧气。煤炭或其他矿山可以分隔离并用氮气填充以吹扫氧气并防止爆炸。汽车涂料覆盖和涂料喷涂，氮速度干燥，提高了产品光洁度。博物馆文物和古物通常储存在氮气氛中以保护和保护它们的表面。
结论
在大多数工业应用中，氮气纯度为99.9%或以上并不需要氮气提供的好处。指定这个水平的纯度可能会不必要地增加生产成本，以及制造和运输影响二氧化碳排放的氮所需的能源量。在购买散装氮气时，制造商必须考虑气瓶操作的安全性、交付延迟的可能性、往返生产现场的额外卡车流量，以及对环境的影响。
现场PSA和膜系统是节能和经济的，只需要足够的能量来驱动空气压缩机为系统提供空气。气体工业的来源表明，一个空分装置在99.9%纯度的情况下，每公斤氮需要消耗1976千焦的电力。在98%的纯度下，内部氮气所需的能源消耗减少62%。即使是那些需要99.9%纯度的应用，与第三方提供的散装氮气相比，PSA系统内部按需生成氮气将节省28%的电力。
1氮气的浓度或纯度用百分比来定义。这个百分比代表100%减去氧气含量。规定的氮气是惰性气体的含量，也包括氩气。例如，98%的氮气代表2%的氧气和平衡的惰性气体，即氮气和氩气。
2根据观察到的行业平均值和来自派克汉尼汾公司过滤和分离部门在全球范围内的工业应用的客户信息反馈。每个客户应确定最适合其应用的氮气纯度。
更多信息请联系Parker Hannifin气体分离和过滤部门产品销售经理David Connaughton, email:dconnaughton@parker.com，电话：978-478-2760
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