질소란 무엇이고 어디에 사용되나요?
21 April, 2022
우리가 숨쉬는 공기 중 가장 큰 부분을 차지하는 기체는 산소가 아닌 질소라는 사실을 알고 계시나요? 대기의 78%를 차지하고 있는 질소에 대해 소개합니다.
비즈니스에 적합한 질소 공급 선택
질소를 공급할 때는 산업용 가스 병 공급 방식을 선택하는 것이 일반적입니다. 그러나 더 효율적인 대안이 있습니다. 특히 PSA 또는 멤브레인 발생기를 사용한 현장 생산이 대표적입니다. 이 문서에서는 다양한 옵션을 다루며 각 옵션의 장점을 강조하여 설명합니다.
타사 공급업체를 통해 질소 얻기
병에 든 질소
앞서 언급한 첫 번째 선택은 현장 외 생산 시설에서 질소 병을 구매하는 것입니다. 이 과정은 매우 간단합니다. 원하는 질소 양을 신청서에 주문하면 공급업체가 대용량 병에 담아 공급합니다.
극저온 질소 공장에서 생성되는 N2O2는 가스로 변환되어 매우 높은 압력(300bar)에서 병에 담겨 있습니다. 결과적으로 많은 질소 가스가 상대적으로 작은 병에 저장됩니다. 하지만 고압을 견디기 위해 부피가 큰 용기를 사용하므로 무게가 증가합니다.
사용 후, 이러한 병들은 픽업을 위해 랙에 넣어 보관됩니다(추가 보관 필요).
장점:
● 질소 소비가 적은 시설을 위한 간편한 솔루션입니다.
● 피크 유량에 즉시 사용 가능한 질소를 제공합니다.
● 설치가 간편합니다.
단점:
● 병의 크기와 무게로 인해 운송은 환경친화적이지 않습니다.
● 작동 압력이 병 압력보다 높아야 합니다. 그렇지 않으면 질소가 낭비됩니다.
● 생산 및 배송 비용으로 인해 비교적 가격이 높습니다.
● 워크플로 중단을 방지하기 위해 특수 병 랙 전환 시스템이 필요합니다.
● 안전 문제(중금속 처리, 고압).
● 질소 공급업체에 대한 의존도가 높습니다.
● 가스 소비가 많은 경우에는 적합하지 않습니다.
액체 벌크 질소 공급
타사와 관련된 두 번째 옵션은 가스 회사가 정기적으로 채워주는 액체 질소 저장 탱크를 설치하는 것입니다. 이러한 탱크는 공급업체에서 임대하거나 구매할 수 있습니다. 또한 기체 질소를 사용하려면 증발기가 필요합니다.
증발기는 액체 질소를 질소 가스로 변환합니다. 병에 든 질소와 마찬가지로 액체 질소 공급을 위해 운송이 필요합니다. 그러나 이 경우 단열 탱크 트럭에 의해 배송됩니다. 그런 다음 액체 질소가 트럭에서 단열 저장 탱크로 펌핑됩니다.
또한 소비량이 적은 경우에는 작은 캔으로 액체 질소를 주문할 수도 있습니다. 이 소형 탱크는 듀어라고 합니다. 또한 병에 든 질소와 마찬가지로 액체 질소는 초저온 질소 공장에서 생산됩니다.
장점:
● 피크 유량에 즉시 사용 가능한 질소를 제공합니다.
● 일반적으로 병에 든 질소에 비해 비용 효율이 높습니다.
● 용량 조정을 통해 변화하는 질소 수요에 쉽게 맞출 수 있습니다.
단점:
● 탱크 단열이 완벽하지는 않습니다. 액체 가스가 가열되어 증발할 수 있으며, 이를 증발 손실이라고 합니다.*
● 일반적으로 가스 회사와 장기 계약을 맺습니다(일반적으로 5-7년).
● 특수 기초 및 증발기를 포함하는 추가 설치 작업이 필요합니다.
● 환경 친화적이지 않습니다.
● 안전 문제가 있습니다(액체 질소는 -196°C이므로 액체 질소로 작업할 때 동상 위험이 있음).
● 증발기는 명목상 질소 소비량이 많거나 외부가 차가울 때 얼 수 있습니다.
* 증발 손실은 낭비입니다. 탱크의 용량보다 적은 질소를 사용할 때마다 압력이 상승하면 증발 손실이 발생합니다. 가스가 전혀 소비되지 않는 경우, 이 폐기물은 하루에 탱크 잔여 용량의 1%에 해당합니다. 이러한 손실을 방지하기 위해 정기적으로 탱크를 보충해야 합니다(일반적으로 일주일에 한 번).
현장 극저온 생산
액체 질소 공급과 관련이 있는 것이 현장 극저온 생산입니다. 소비량이 매우 높을 경우에는 가스 회사가 작은 극저온 질소 공장을 설치할 수 있습니다. 이는 병 및 탱크 트럭으로 운반되는 질소를 생성하는 데 사용되는 것과 동일한 유형의 발생기입니다. 극저온 질소 발생기에 대한 자세한 내용은 다음 문서를 참조하십시오.
자체 질소 공급 생성
질소를 이전 방법으로 구매 및 수령하는 대신 직접 생성하는 것은 극저온 공정과는 관련이 없습니다. 그 결과 멤브레인 또는 PSA(압력 스윙 흡착) 질소 발생기에는 극한의 온도가 전혀 필요하지 않습니다. 이러한 유형의 장비는 다른 수단을 통해 공기를 구성 요소로 분리합니다.
PSA와 멤브레인은 서로 다른 기술이지만, 작동하기 위해서는 둘 다 압축 공기의 흐름이 필요합니다. 또한 이 두 발생기는 극저온을 사용하지 않기 때문에 결과적으로 생성되는 가스 조성은 동일하지 않습니다.
극저온 질소는 고정된 고순도 수준을 가집니다. 상용 발생기의 질소 순도는 사용자의 선호도에 맞게 조정할 수 있습니다. PSA 및 멤브레인 발생기를 사용하여 극저온에서 생성되는 질소와 동일한 순도 수준을 달성할 수 있는 것은 비효율적이라는 점에 주목할 필요가 있습니다.
이러한 장비를 사용하면 순도가 높을수록 출력이 더 많이 필요하므로 운영 비용이 증가합니다. 이는 PSA 및 멤브레인 생성기의 순도 수준이 대부분의 응용 분야에 충분하다는 것을 의미합니다. 또한 사용자는 가장 높은 순도가 아닌 응용 분야에 적합한 순도를 생성함으로써 질소 단위당 비용을 절감할 수 있습니다. 여기에서 질소 순도에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다.
장점:
● 일반적으로는 자체 질소를 생성하는 것이 가장 비용 효율적입니다.
● 순도를 적절히 설정할 수 있습니다. 에너지 비용은 원하는 수준에 따라 달라집니다.
● 가스 공급업체에 의존하지 않습니다.
● 안정적인 가스 가격.
● 안전한 옵션.
● 폐기물이 없습니다.
● 친환경 옵션입니다.
단점:
● 최대 유량을 위해서는 특수 조치(예: 버퍼 탱크, 고압 버퍼 탱크, 액체 가스 버퍼)가 필요합니다.
● 액체 또는 병에 담겨 있는 공급보다 변화하는 질소 수요에 적응력이 떨어집니다.
● 추가 유지보수가 필요합니다.
PSA 및 멤브레인 발생기 자세히 알아보기
압력 스윙 흡착 발생기
![PSA 발생기 개요도]()
압력 스윙 흡착 발생기
PSA 기술을 사용하여 질소를 생성하는 방법에 대해 자세히 알아보십시오.
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멤브레인 발생기
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멤브레인 발생기
멤브레인 발생기를 사용하여 질소를 생성하는 방법에 대해 자세히 알아보십시오.
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관련 문서