杭州諾卓テクノロジーグループ株式会社

空気から高純度窒素ガスを得るにはどうすればいいですか？

1. 極低温空気分離法

極低温分離法は100年以上の発展を経ており、高圧、高低圧、中圧、全低圧プロセスなど、多様なプロセスプロセスを経てきました。現代の空気分離技術と設備の発展により、高圧、高低圧、中圧真空というプロセスは基本的に廃止されました。エネルギー消費量が少なく、生産がより安全な低圧プロセスは、大型・中型低温真空装置の第一選択肢となっています。全低圧空気分離プロセスは、酸素と窒素製品の圧縮経路の違いに応じて、外部圧縮プロセスと内部圧縮プロセスに分けられます。全低圧外部圧縮プロセスは、低圧酸素または窒素を生成し、その後、製品ガスを必要な圧力まで圧縮し、外部コンプレッサーを介してユーザーに供給します。低圧圧縮プロセスにおける全圧蒸留によって生成された液体酸素または液体窒素は、コールドボックス内の液体ポンプによって受け入れられ、ユーザーが必要とする圧力まで蒸発させられ、メイン熱交換装置で再加熱されてユーザーに供給されます。主なプロセスは、フィルタリング、圧縮、冷却、精製、過給、膨張、蒸留、分離、熱再結合、および生の空気の外部供給です。

2. 圧力スイング吸着法（PSA法）

この方法は、圧縮空気を原料としています。一般的に、吸着剤としては分子ふるいが用いられます。一定の圧力下で、異なる分子ふるいにおける空気中の酸素分子と窒素分子の吸着特性の違いを利用します。ガス回収時には、酸素と窒素の分離を行い、圧力除去後に分子ふるい吸着剤を分析し、再利用します。
吸着剤としては、分子ふるいの他に、アルミナやシリコンも使用できます。
現在、一般的に使用されている変圧器吸着式窒素製造装置は、圧縮空気と分子篩を吸着剤として使用し、分子篩における酸素と窒素の吸着容量、吸着速度、吸着力の違い、そして異なる圧力による吸着容量特性の違いを利用して酸素と窒素を分離します。まず、空気中の酸素は分子篩によって優先的に吸着され、ガス相中の窒素が濃縮されます。窒素を連続的に得るためには、2つの吸着塔が必要です。

応用

1. 窒素の化学的性質は非常に安定しており、一般に他の物質と反応しません。この慣性の性質により、窒素は多くの嫌気性環境で広く使用されています。たとえば、特定の容器内の空気を窒素で置き換えると、隔離、難燃性、防爆性、防食性の役割を果たします。LPG工学、ガスパイプライン、液化気管支ネットワークは、産業および民生用に応用されています[11]。窒素は、加工食品や医薬品の包装、被覆ガス、ケーブルのシーリング、電話線、膨張可能な加圧ゴムタイヤなどにも使用できます。一種の防腐剤として、窒素は地下で置き換えられることが多く、管柱と地層流体との接触によって発生する腐食を遅らせます。
2. 高純度窒素は、金属溶解鋳造工程において、溶融金属を精製し、鋳造ブランクの品質を向上させるために使用されます。このガスは、銅の高温酸化を効果的に防止し、銅材料の表面状態を維持し、酸洗工程を不要にします。窒素ベースの木炭炉ガス（組成：N2 64.1%、CO 34.7%、H2 1.2%、少量のCO2）は、銅溶解時の保護ガスとして使用され、銅溶融表面の製品品質を維持します。
3. 生産される窒素の約10％は冷媒として使用され、主に、通常柔らかいまたはゴムのように固まるもの、低温処理されたゴム、冷収縮して取り付けるもの、および血液などの生物学的標本を輸送中に冷却して保存するものが含まれます。
4. 窒素は一酸化窒素または二酸化窒素を合成して硝酸を生成するために使用できます。この製造方法は高価ですが、価格が安価です。さらに、窒素は合成アンモニアや金属窒化物にも使用できます。