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    临时氮气:解决方案和技术

    您知道吗?我们周围的空气主要由氮气组成。每个人都需要氧气来维生。但在我们呼吸的空气中,氮气占 78%,而氧气仅占 21%,此外还有少量的其他气体。尽管人体不使用氮气,但氮气在各种工业应用中却十分有用。

    什么是氮气?

    让我们先来介绍一下基础知识。氮气是一种无臭、无色的惰性气体,无法维持生命。然而,它对于植物生长非常重要,而且是肥料中的一种关键添加剂。它的使用范围远远不止您的花园。氮气通常以液体或气体的形式出现(尽管也可能获得固体氮)。液氮被用作制冷剂,能够快速冷冻食品并用于医学研究以及生殖技术。在本说明中,我们将继续介绍氮气。

    氮气被广泛使用主要是因为,氮气不像氧气那样容易发生反应,它在接触其他气体时不会发生反应。由于其化学成分,氮原子需要更多的能量才能发生分解并与其他物质发生反应。另一方面,氧分子更容易分解,因此氧气更容易发生反应。而氮气正好相反,可在需要时提供无反应的环境。

    氮气缺乏反应性是其一大优点,因此,氮气被用来防止发生缓慢和快速的氧化。电子行业是这种应用的一个理想示例,因为在电路板和其他小元件的生产过程中,会发生腐蚀形式的缓慢氧化。

    缓慢氧化对于食品和饮料行业也不陌生,在这些行业中,氮气被用来取代或替代空气,以便更好地保存成品。爆炸和火灾是快速氧化的典型示例,因为它们需要由氧气助燃。借助氮气从容器中排出氧气可降低发生这些事故的可能性。

    临时氮气解决方案

    如果您需要临时的氮气供应,那么租赁制氮设备并使用压缩空气在现场生产您自己的氮气是理想之选。它能够对指定应用进行全面的用量、压力和纯度控制。在我们的机队中,有两种类型的制氮机:
    • 膜式制氮机
    • 变压吸附式制氮机
    阿特拉斯·YY易游租赁公司不仅提供陆地上的整体解决方案,还提供适合海上应用的制氮机。后者具有同样出色的质量和可靠性,但具有额外的安全功能,可应对海上生活。占地面积有限?没问题。我们甚至将膜式制氮机和压缩机集成到一个 20 英尺的集装箱中,并配备经 DVN 2.7-1 认证的吊架。

    膜式制氮技术如何工作?

    膜式制氮机基于简单的工作原理。膜式制氮机的主要组成部分是膜片模块(直径 +- 10cm),其中填充了小型空心聚合物纤维。首先,干燥洁净的压缩空气进入这些纤维的结构中,部分空气将流向纤维的外部,此过程称为渗透。在此过程中,水蒸汽、氧气和一些氩气通过纤维的膜侧排出,最后仅保留氮气。这是可能实现的,因为不同分子的渗透速度不同。H2O 的渗透速度很快,氧气耗时稍长。氩气和氮气的渗透速度相当缓慢,这意味着它们将在 H2O 和氧气渗透后长时间留在纤维中(某些氩气也会渗透,但从气流中完全去除它的效率将会很低)。由于气体对纤维壁的渗透作用,膜壳内会出现过压。纤维会堵塞,渗透效率会显著降低。为了防止发生这种情况,壳体中有一个开口,即渗透排气口,这些“排放”的气体(包括 H2O、氧气和氩气)可从这里逸出。

    变压吸附如何工作?

    在生产您自己的氮气时,了解并理解您想要达到的纯度水平非常重要。某些应用需要较低的纯度水平(介于 90% 和 99% 之间),例如轮胎充气和防火,而其他应用(例如食品和饮料行业或注塑行业)则需要较高的纯度水平(97% 到 99.999%)。在这些情况下,PSA 技术是理想的简单方法。实际上,制氮机是通过将氮分子与压缩空气中的氧分子分离来工作的。变压吸附通过吸附方式从压缩空气流中捕获氧气来实现这一目的。

    吸附是在分子与吸附剂相结合时进行的,在制氮情况下,氧分子吸附到碳分子筛 (CMS) 上。这一过程发生在两个单独的压力容器中,每个容器都装有 CMS,可在分离过程和再生过程之间切换。让我们暂时将它们称为塔 A 和塔 B。一开始,洁净干燥的压缩空气进入塔 A,由于氧分子比氮分子小,它们将进入碳筛孔中。另一方面,氮分子不能进入孔中,会绕过碳分子筛。这样,您最终就会获得所需纯度的氮气。

    此阶段称为吸附或分离阶段。然而,它并没有就此止步。塔 A 中生成的大多数氮气离开系统(可直接使用或存储起来),一小部分氮气则沿相反方向(从上到下)流入塔 B。此流量用于排出在塔 B 的上一吸附阶段中捕获的氧气。通过释放塔 B 中的压力,碳分子筛无法再保留氧分子。它们将从筛中分离出来,并被来自塔 A 的少量氮气流通过排气带走。

    通过这种方式,系统为新的氧分子在下一吸附阶段吸附到分子筛上提供了空间。我们将这种“净化”过程称为氧饱和塔再生。

    想了解更多有关我们的现场或海上应用氮气解决方案的信息?

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