2022年4月18日
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內部自行製造氮氣
氮氣是讓氧氣能夠在我們的星球上發揮維持生命作用的媒介。但是，由於它具備的多種特性，使其成為許多工業應用的理想選擇，它的功用遠遠不只是維繫我們的生存而已。它最重要的特徵是，氮氣是一種惰性氣體，這表示它與其他物質的反應很慢。這使其非常適合任何必須防止緩慢氧化 (例如電子工業中的電路板腐蝕) 或快速氧化 (例如爆炸或火災) 的應用。此外，它無味無色，意味著氮氣是使用於食品和飲料產業的理想介質，例如用於延長食物產品的有效期限。由於這些特性，從汽車和化學工業到水產養殖和射出成型，許多產業都對氮氣具有持續性的需求，而這一點都不令人感到意外。
氮氣：世界上最豐富的氣體
幸運地，氮氣資源豐富，在我們呼吸的空氣中佔了一大部分。但這並不代表它立即可以用於前述的所有工業應用及許多其他應用中。氮氣可透過三種方式取得。企業可以租用現場氮氣儲槽、透過高壓氣瓶來輸送氣體，或自行製造。許多企業很快就瞭解到，前兩個選項要仰賴第三方供應商，不僅不方便、效率低落，而且成本高昂。幸運的是，可以透過多種方式來自行製造氮氣，針對任何應用控制數量、純度和壓力，並保證無時無刻都有不間斷的可用氮氣供應。
因此，內部自行製造氮氣能提高生產靈活性，而且由於沒有第三方供應商參與，能夠免除經常性的訂單處理、再充填和交貨成本，並釋放出儲存氮氣瓶所需的空間。
氮氣製造機如何運作
基本上，氮氣製造機的運作方式如下：將壓縮空氣中的氮氣分子與氧氣分子分離，從而得到經過純化的氮氣供應。製造氮氣可以透過連接到壓縮機的膜分離式氮氣製造機或 PSA (變壓吸附) 氮氣製造機來完成。但要使用哪種技術呢？這取決於您所需要的氮氣品質。舉例來說，如果您只需要為輪胎充氣或使用氮氣來防火 / 滅火，那麼 90 到 99% 的低氮氣純度和膜分離式氮氣製造機就足夠了。但是，如果必須達到 99.999% 或 10 PPM (百萬分點) 或甚至更高的極高純度 (例如食品業或塑膠成型)，則必須使用 PSA 氮氣製造機。
除了讓企業能夠控制想要生產多少氮氣和多高的壓力與純度之外，自行製造氣體也有其他好處。他們不再受到市場價格波動的影響，節省運輸成本，也避免了延誤。此外，企業自行製造氮氣時不需要面對處理高壓鋼瓶所造成的安全危害，也不會產生與沸脫損失相關的浪費，或者必須歸還可能從未完全用完的高壓鋼瓶。一段時間後，氮氣製造機的初期投資便能發揮效益，因為與從第三方取得氮氣相比，營運成本會持續大幅降低。
觀看此影片，以進一步瞭解氮氣
膜分離式氮氣製造機
這項技術透過使價格不貴的壓縮空氣通過半滲透膜 (由獨立的中空纖維束所組成)，將空氣分離為成分氣體。每個纖維都非常細小，具有完美的圓形橫截面和穿過其中心的均勻孔洞。壓縮空氣會在模組的一端引入纖維中，並在其流經纖維孔洞時與膜接觸。氧氣、水蒸汽和其他微量氣體很容易便滲透膜纖維並排出，但氮氣則圍限在膜內並透過出口流出。由於水蒸汽會滲透膜，所以氮氣流非常乾燥，具有低達 -50°C (-58°F) 的露點。
膜分離技術既簡單又有效率，採用精巧的多合一單元，不需要太多維護而且無營運成本。它適合需要相對較低氮氣流和純度不超過 99% 的應用。膜分離技術的初始投資低於高流量 / 高純度技術，例如變壓吸附 (PSA)。
膜分離技術既簡單又有效率，採用精巧的多合一單元，不需要太多維護而且無營運成本。它適合需要相對較低氮氣流和純度不超過 99% 的應用。膜分離技術的初始投資低於高流量 / 高純度技術，例如變壓吸附 (PSA)。
變壓吸附 (PSA) 氮氣製造機
吸附是指來自物質 (在此情況下為壓縮空氣) 的原子、離子或分子附著於吸附劑表面的過程。PSA 製造機會將氮氣分離出來，而壓縮空氣流中的其他氣體 (氧氣、CO2 和水蒸汽) 則遭到吸附，從而留下基本上純淨的氮氣。當分子自行結合到碳分子篩時，PSA 會從壓縮空氣流中捕獲氧氣。這會在兩個分開的壓力容器 (A 塔和 B 塔) 中運作，每個容器都裝填有碳分子篩，在分離過程與再生過程之間進行轉換。
潔淨且乾燥的壓縮空氣會進入 A 塔。由於氧分子比氮分子小，因此會通過分子篩上的孔隙。氮分子無法穿過這些孔隙，所以會繞過篩網，從而獲得具有所需純度的氮氣。這個階段稱為吸附或分離階段。在 A 塔所生產的大部分氮氣會離開系統，可以直接使用或儲存。
接下來，所製造的氮氣會有一小部分反方向流入 B 塔。這個流動會將 B 塔在先前吸附階段所捕捉的氧氣推出。透過釋放 B 塔中的壓力，碳分子篩便失去抓住氧分子的能力，從而使氧分子與分子篩分離，並由來自 A 塔的小型氮氣流帶離。這個「清潔」過程為新的氧分子清出空間，而能在下一個吸附階段附著到分子篩。
PSA 技術能以高達 99.999% 的純度，在嚴苛的應用中提供連續的高氮氣流量。PSA 製造機的初始投資成本比膜分離式製造機高，但可提供部分產業和應用所需的高流量和高純度益處。
請向空氣系統專業人員諮詢內部自行製造氮氣的最佳解決方案。
潔淨且乾燥的壓縮空氣會進入 A 塔。由於氧分子比氮分子小，因此會通過分子篩上的孔隙。氮分子無法穿過這些孔隙，所以會繞過篩網，從而獲得具有所需純度的氮氣。這個階段稱為吸附或分離階段。在 A 塔所生產的大部分氮氣會離開系統，可以直接使用或儲存。
接下來，所製造的氮氣會有一小部分反方向流入 B 塔。這個流動會將 B 塔在先前吸附階段所捕捉的氧氣推出。透過釋放 B 塔中的壓力，碳分子篩便失去抓住氧分子的能力，從而使氧分子與分子篩分離，並由來自 A 塔的小型氮氣流帶離。這個「清潔」過程為新的氧分子清出空間，而能在下一個吸附階段附著到分子篩。
PSA 技術能以高達 99.999% 的純度，在嚴苛的應用中提供連續的高氮氣流量。PSA 製造機的初始投資成本比膜分離式製造機高，但可提供部分產業和應用所需的高流量和高純度益處。
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