为您的公司选择合适的氮气供应源
在寻找氮气供应源时,人们通常会选择工业气瓶送气。但除此之外,还有一些更高效的替代方案,值得一提的就是使用 PSA 制氮机或膜片制氮机进行现场制氮。本文将介绍多种方案,并重点讲解各方案的优点。
传统供应方法:它们是否可靠?
在当今的工业环境中, 拥有安全且稳定的氮气供应至关重要。随着全球物流的紧张,即使是轻微的交付中断也会导致生产停止。与此同时,氮气价格正在上涨,食品包装、金属制造、化学品和电子产品等行业的需求持续增长。
关于气体纯度和工作场所安全的法规也越来越严格。如今,许多制造商采用即时生产模式,气体供应延迟或不一致会直接影响产品质量、安全性和交付时间。
因此,确保氮气供应的可用性和可靠性不仅仅是为了便利性。这是保持运营平稳运行、控制成本和保持产量一致的关键因素。
您的天然气供应受到什么威胁?
当气体供应依赖外部来源时,即便是管理最规范的企业也面临着风险。以下是最常见的几种威胁:
物流延误 : 道路封锁、天气条件或运输问题很容易中断交付计划。
瓶子缺货:基于瓶子的供应取决于供应商的可用性。突然短缺或错过交付可能会危及您的生产。
批量交付计划 : 协调液氮交付需要精确的时间安排。任何延迟或沟通错误都可能导致停机或紧急订单。
储存损失:现场储存的现场储存的液氮会随时间逐渐蒸发。这些损耗会减少可用的有效量,往往需要更频繁地补充。
搬运和运输的安全风险:搬运和储存高压气瓶或低温储罐存在物理风险,且涉及监管责任,这会增加您的运营复杂性。
第三方供应方法:它们的可靠性如何?
瓶装氮气
提到的第一个选择是从外部生产设施购买氮气瓶。这个过程非常简单。 您为您的应用订购所需的氮气量 ,供应商会以大型重型瓶子交付。
过氧化二氮N₂O₂ 由低温氮气设备生成,在极高压力(300 bar)下转化为气体并装瓶。因此,大量氮气存储在一个相对小巧的瓶子中。但为了承受这种高压,容器往往体积庞大,重量也随之增加。
使用后,这些瓶子会被放置在架子上,等待回收,这就需要额外的存储空间。
优势:
⸰ 适用于低耗氮场所的简便方案。
⸰ 可随时为峰值流量提供氮气。
⸰ 易于安装。
缺点:
- 由于瓶子的大小和重量,运输不环保。
- 工作压力必须大于气瓶压力。否则会造成氮气浪费。
- 由于生产和运输成本,价格相对较高。
- 需要特殊的瓶架转换系统,以避免工作流程中断。
- 安全问题(重钢搬运、高压)。
- 产生对氮气供应商的依赖。
- 不适用于高燃气消耗量。
散装液化氮气供应
涉及第三方的第二种选择是安装由天然气公司定期加注的液氮储罐。这些料罐可从供应商处租赁或购买。此外,气体氮气使用需要蒸发器。
蒸发器将液态氮转化为氮气。就像瓶装氮气一样,液氮供应需要运输。但是,在这种情况下,它是通过隔热罐车交付的。然后将液氮从卡车泵送到隔热储罐中。
用气量较少时,还可以订购规格更小的罐装气。这种小罐也被称为杜瓦瓶。此外,与瓶装氮气一样,液氮也是产自低温制氮厂。
优势:
⸰ 可随时为峰值流量提供氮气。
⸰ 通常比瓶装氮气更经济。
⸰ 容量调节易于满足不断变化的氮气需求。
缺点:
- 料罐绝缘性能不佳。液化气会升温和蒸发,即蒸发损失。*
- 与天然气公司签订长期合同很常见(通常为 5-7 年)。
- 需要额外的设置,包括特殊的底座和蒸发器。
- 不符合环保要求。
- 安全问题(液氮温度为 -196 °C,使用液氮时存在冻伤风险)。
- 当氮气消耗量高于额定值或外部温度较低时,蒸发器可能会冻结。
* 汽化损耗是纯粹的浪费。当您的用气量小于储罐容量时,压力会上升,导致汽化损耗。如果完全不用气,则此浪费量每天高达储罐剩余气量的 1%。为了弥补这些损耗,需要定期加注储罐(通常每周加注一次)。
现场制氮
对于可靠、连续的氮气供应而言,现场制氮被广泛认为是可靠的选择。变压吸附 (PSA) 和膜式制氮机等技术可根据您的需求提供高效、不间断的制氮。
用于制氮的膜式或 PSA 制氮机
与以前购买和接收氮气的方法不同,自行制氮不涉及低温工艺。因此,膜式或变压吸附 (PSA) 制氮机都 不需要非常高的温度。这些类型的设备通过其他方式将空气分离到其组件中。
虽然 PSA 和膜是两种非常不同的技术 ,但它们都需要压缩空气流才能工作。此外,由于这两台发生器不使用低温,因此产生的气体成分不同。
低温氮气纯度固定且高。市售制氮机的氮气纯度可根据您的偏好进行调节。值得注意的是,用变压吸附(PSA)和膜分离技术制取与低温法相同纯度的氮气,效率较低。
对于这些设备而言, 纯度越高,所需能耗就越大,进而导致运营成本上升。话虽如此,变压吸附(PSA)和膜分离制氮机的纯度水平仍能满足大多数应用场景的需求。用户无需追求最高纯度, 只需根据自身应用需求生产合适纯度的氮气,就能降低单位氮气的成本。您可以在此处阅读有关氮气纯度的更多信息。
现场制氮的优势包括:
⸰ 稳定性与可控性 : 现场制氮能够提供稳定的纯度水平,且可根据特定应用需求进行定制。
⸰ 供应独立性 : 减少对外部供应商的依赖,从而最大限度地降低了供应可能出现的延迟或不稳定问题。
⸰ 运营效率 : 仅产生所需量的气体,有助于降低总体运营成本
⸰ 灵活性:可定制的解决方案,使用膜式生成器可实现 95-99.5% 纯度,使用 PSA 系统可达到 99.9995% 纯度
缺点:
- 流量峰值需要采取特殊措施(例如缓冲罐、高压缓冲罐、液化气缓冲罐)。
- 与液体或瓶装输送相比,适应不断变化的氮气需求的能力较小。
- 需要进行额外的维护。
可靠氮气供应方式对比
|
膜式制氮机 |
PSA 制氮机 |
可达到的纯度 |
可高达 99.9% |
可高达 99.999% |
效率 |
高 |
更高 |
性能与温度的关系 |
高温下更高* |
高温下较低 |
系统占地面积 |
小 |
中 |
启动速度 |
秒 |
分钟 |
水(蒸汽)敏感度 |
不得有液态水 |
干燥空气 |
机油敏感性 | 不允许有油 (< 0.01mg/m³) |
不允许有油 (< 0.01mg/m³) |
噪声级 |
非常低 |
带吹气峰值的中等高级 |
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确定制氮机的正确尺寸和容量需要仔细评估各种因素。在做出决定之前,请进行详细分析或咨询我们的专家。
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