氮氣是氧氣藉以維持地球生命的載體。而其所具有的一系列特性使其成為許多工業(yè)應用的理想選擇。氮氣的重要特性在于它是一種惰性氣體，這意味著它與其他物質(zhì)的反應緩慢。這使其成為防止緩慢氧化（例如，電子行業(yè)中電路板的腐蝕）或快速氧化（例如，爆炸或火災）應用的理想選擇。此外，氮氣無味、無色，是用于食品和飲料行業(yè)的理想介質(zhì)，例如延長食品的保質(zhì)期。由于氮氣具有這些特性，從汽車和化學工業(yè)到水產(chǎn)養(yǎng)殖和注塑成型等許多行業(yè)對氮氣的需求不斷增加也就不足為奇了。

在我們呼吸的空氣中氮氣占比很高，含量豐富。但這并不意味著它隨時可用于所有上述工業(yè)應用以及許多其他應用。我們可通過三種方式獲取氮氣：各公司可以租賃現(xiàn)場氮氣儲罐或用高壓瓶輸送氮氣，也可以自行生產(chǎn)氮氣。許多企業(yè)很快意識到，前兩種選擇需要依賴第三方供應商，不但很不方便、效率低下，成本也很高。不過現(xiàn)在他們可以通過多種方式制氮，并針對所有應用控制氣量、純度和壓力，確保他們可以全天候獲得源源不斷的氮氣供應。

公司自主制氮可以控制所產(chǎn)生氮氣的數(shù)量以及壓力和純度，可提高生產(chǎn)的靈活性，并且因為沒有第三方供應商參與。公司可以不再受市場價格波動的影響，可節(jié)省運輸成本并可防止用氣延誤。此外，自主制氮的企業(yè)不必面對處理高壓氣瓶所帶來的安全隱患，他們不會產(chǎn)生與汽化損耗相關(guān)的浪費，也無需退回永遠不能完全清空的高壓氣瓶。隨著時間的推移，對制氮機的初始投資會得到回報，因為與從第三方獲得氮氣相比，運營成本能夠一直保持在顯著較低的水平。

制氮機工作原理

簡單來說，制氮機的工作原理就是：它將壓縮空氣中的氮分子與氧分子分離，從而得到純凈的氮氣供應。可以使用膜式制氮機或連接至壓縮機的 PSA（變壓吸附）制氮機來制氮。但要使用哪種技術(shù)呢？這取決于您所需的氮氣質(zhì)量。例如，如果您只需要給輪胎充氣或使用氮氣來防止火災發(fā)生/撲滅火災，那么 90-99% 的低純度氮氣和膜式制氮機就夠用了。但是，當您的應用必須達到 99.999% 或 10 PPM（百萬分之幾）甚至更高的純度時（例如，在食品行業(yè)或注塑行業(yè)中），則需要使用 PSA 制氮機。

膜式制氮機工作原理

該技術(shù)通過使壓縮空氣通過由單根中空纖維束組成的半透膜將空氣分離成組分氣體。每根纖維都非常小，具有理想的圓形橫截面和穿過其中心的均勻孔。在模塊的一端，壓縮空氣被引入纖維中，并在流經(jīng)纖維孔時與膜片相接觸。氧氣、水蒸氣和其他微量氣體容易透過膜片纖維并排出，而氮氣則留在膜片內(nèi)并通過出口流出。因為水蒸氣會透過膜片滲透出去，所以氮氣流非常干燥，露點低至 -50°C (-58°F)。

膜式技術(shù)簡單高效，采用緊湊的一體化裝置，只需很少的維護，而且運營成本為零。它是所需氮氣流量相對較低且純度不超過 99% 的應用的理想選擇。膜式技術(shù)的初始投資低于變壓吸附 (PSA) 等高流量/高純度技術(shù)。

變壓吸附 (PSA) 制氮機工作原理

吸附是指物質(zhì)（本例中為壓縮空氣）中的原子、離子或分子附著在吸附劑表面的過程。PSA 制氮機可分離氮氣，壓縮空氣流中的其他氣體（氧氣、二氧化碳和水蒸氣）均被吸附，留下的基本上是純氮氣。當分子與碳分子篩結(jié)合時，PSA制氮機便能捕獲壓縮空氣流中的氧氣。這一過程發(fā)生在兩個單獨的壓力容器（吸附塔 A 和吸附塔 B）中，每個容器均充滿碳分子篩，在分離過程和再生過程之間切換。

潔凈干燥的壓縮空氣進入吸附塔 A。由于氧分子比氮分子小，它們可以通過篩孔。氮分子無法通過篩孔，因此它們會繞過篩網(wǎng)，讓用戶能得到所需純度的氮氣。此階段稱為吸附或分離階段。吸附塔 A 中產(chǎn)生的大部分氮氣都會從系統(tǒng)中排出，可直接使用或儲存。

接下來，所生成的氮氣中的一小部分會以相反方向流入吸附塔 B。這種流量會將吸附塔 B 在之前吸附階段捕獲的氧氣排出。通過釋放吸附塔 B 中的壓力，使碳分子篩喪失容納氧分子的能力，使氧分子從篩網(wǎng)上分離出來，并被吸附塔 A 中的小氮氣流帶走。這種“清潔”過程為新氧分子在下一個吸附階段附著在篩網(wǎng)上留出了空間。

PSA 制氮技術(shù)可在具有高要求的應用中實現(xiàn)純度高達 99.999% 的高流量氮氣持續(xù)供給。PSA 制氮機的初始投資成本高于膜片制氮機，但其具有所產(chǎn)生的氮氣流量和純度更高的優(yōu)勢，而這些正是許多行業(yè)和應用所需的。

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