今天，各種工業(yè)過程都需要大量的氣態(tài)氮。因此，采購足夠數(shù)量的氣體是工藝管理人員/操作人員所面臨的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)。氮?dú)饧瓤梢栽诂F(xiàn)場產(chǎn)生，也可以從外部來源供應(yīng)給工業(yè)現(xiàn)場。本文將討論在工藝過程中使用氮?dú)獾牟僮魅藛T的各種選擇。

制氮機(jī)類型

有三種主要的制氮系統(tǒng)類型可用于生產(chǎn)大量的氣體。

變壓吸附法

膜式制氮機(jī)

分裂蒸餾法

PSA制氮系統(tǒng)

這種制氮系統(tǒng)類型是利用氣體流經(jīng)吸附材料時的差分分離原理來實(shí)現(xiàn)氮?dú)獾纳?。?dāng)氣體混合物（通常是空氣）通過專門的吸附材料時，各個氣體將根據(jù)其分子特性被分離。

變壓吸附（PSA）技術(shù)是一個兩階段的吸附和解吸過程。

吸附

這是PSA制氮過程的第一個階段。它涉及到使用安置在兩個吸附塔中的碳分子篩材料來選擇性地保留空氣混合物中的氧氣，同時允許氮?dú)馔ㄟ^一個收集單元。

解吸

解吸過程本質(zhì)上是吸附過程的逆轉(zhuǎn)，允許分子篩材料的再生以進(jìn)行下一輪分離。篩子捕獲的氧氣被釋放出來，以便為新一輪的氣體過濾做準(zhǔn)備。

如前所述，PSA系統(tǒng)包含了兩個吸附塔。這些裝置在吸附和解吸之間交替進(jìn)行，整個過程平均需要60秒。

膜式制氮機(jī)

這項(xiàng)技術(shù)是基于不同氣體在穿過半透膜時的選擇性滲透性。各種氣體擁有獨(dú)特的物理特性，影響其通過半滲透介質(zhì)的移動速度和吸收率。用于制氮的膜是由中空纖維組成的，增加了它們的表面積，允許更快的吸收率。

膜式制氮機(jī)的關(guān)鍵部件列舉如下：

進(jìn)料過濾器聚結(jié)器

活性碳過濾器

微粒過濾器

浸入式加熱器

分級蒸餾

這種制氮系統(tǒng)使用一個蒸餾空氣的氣體裝置來生產(chǎn)非常高純度的氣體（99.999%）。首先，空氣首先被過冷到液化點(diǎn)，然后按照沸點(diǎn)的順序蒸餾出其成分氣體。

制氮機(jī)的替代品

除了本文前面提到的現(xiàn)場生成氮?dú)獾姆椒ㄍ猓玫獨(dú)獾纳a(chǎn)過程可以通過外部供應(yīng)途徑提供所需的數(shù)量。三個常見的制氮機(jī)替代方案是使用氣瓶、氮?dú)舛磐吖藓蜕⒀b罐。

氮?dú)怃撈?/p>

工業(yè)用途的氮?dú)馔ǔＰ枰约訅旱男问酱嬖凇Ｓ赏獠抗?yīng)商提供的氮?dú)怃撈渴且环N可行的、但成本較高的替代現(xiàn)場制氣的方法。除了采購氮?dú)馄康慕?jīng)常性費(fèi)用外，這種方法還有其他缺點(diǎn)，包括：

由于運(yùn)輸、儲存和處理高壓力氣瓶而產(chǎn)生的安全隱患。在氣瓶使用的任何時候，都可能造成各種機(jī)械傷害。

由于不可能清空氣瓶，氣體浪費(fèi)很常見。盡管設(shè)備經(jīng)營者支付了氣瓶的全部費(fèi)用，但 "空 "氣瓶中總是有一定量的剩余氣體。

最后，影響氣瓶交付的供應(yīng)鏈中斷會導(dǎo)致昂貴的工作流程停滯。

氮?dú)舛磐吖?/p>

杜瓦罐是大型不銹鋼罐，可用于向工業(yè)現(xiàn)場輸送大量的氣態(tài)氮。盡管它們可以用來快速輸送大量的氣體，但它們擁有與氣瓶使用類似的缺點(diǎn)。此外，脫氣，即液氮轉(zhuǎn)化為氣體并消散，不鼓勵將氣體儲存在杜瓦罐中。

散裝氮?dú)夤?/p>

散裝氮?dú)夤蘅梢袁F(xiàn)場安裝，以提供持續(xù)的氣體供應(yīng)；然而，它們是有代價的。顧名思義，它們是笨重的結(jié)構(gòu)，會消耗寶貴的工業(yè)地面空間。此外，脫氣也是使用杜瓦罐的一個挑戰(zhàn)。采購、安裝和維護(hù)成本可能使它們不適合某些應(yīng)用。