これらの産業の一部では99.5%以上の純度の窒素が必要とされる一方、他の用途では純度99.9995%以上、露点-65℃以下の高品質な窒素が求められます。実際の窒素純度要求量は、顧客の特定の生産プロセスと用途に応じて決定されるべきです。
一般的に、これらの産業では窒素純度に対する要求はそれほど厳しくありません。純度98%以上の窒素は多くの用途で使用できます。ただし、実際の要求量は顧客の特定の生産プロセスによって異なります。
ほとんどの食品加工用途では、極めて高い窒素純度は必要ありません。純度99.5%～99.9%の窒素で一般的に要件を満たすことができます。しかし、特定のプロセス要件により、純度99.99%の窒素を必要とする食品加工用途もあります。
製薬業界では通常、純度99.99%の窒素が要求され、装置やガス接触部品には一般的にステンレス鋼材料が必要です。
電子産業では一般的に窒素純度に対する要求は比較的高く、通常は純度99.99%以上の窒素が要求されます。
クライオジェニック空気分離は、数十年にわたって使用されてきた伝統的な窒素製造方法です。空気を作原料として使用します。空気をまず圧縮・精製し、熱交換プロセスを経て液化して液体空気を生成します。
液体空気は主に液体酸素と液体窒素から構成されます。酸素と窒素は常圧下で沸点が異なり、酸素は約-183℃、窒素は約-196℃であるため、液体空気の分別蒸留によって分離して窒素を生成することができます。
クライオジェニック空気分離窒素発生システムは複雑で、比較的広い設置面積が必要です。また、インフラコストが高く、初期投資が大きく、運転コストも比較的高く、起動時間も通常12～24時間と長いです。
設置要件も比較的厳しく、設置・試運転期間が長くなります。
装置、設置、インフラコストを考慮すると、約3,500 Nm³/h以下のシステムでは、同容量のPSA窒素発生システムの投資コストはクライオジェニック空気分離システムよりも20%～50%低くなる可能性があります。
クライオジェニック空気分離は大規模な産業用窒素製造に適していますが、小規模・中規模の窒素製造には経済的でない場合があります。
PSA窒素発生は、空気を作原料とし、カーボン分子篩（CMS）を吸着剤として使用します。圧力変動吸着（PSA）の原理に基づき、CMSは選択的に酸素を吸着し、窒素から分離します。
従来の窒素製造方法と比較して、PSA窒素発生は以下のようないくつかの利点があります。
シンプルなプロセスフロー
高い自動化レベル
迅速な窒素生成（通常15～30分以内）
低エネルギー消費
ユーザー要求に応じた窒素純度の調整が可能
容易な操作とメンテナンス
比較的低い運転コスト
様々な用途への強い適応性
これらの利点により、PSA窒素発生装置は、約1,000 Nm³/h以下の窒素製造能力において非常に競争力があります。
小規模・中規模の窒素ユーザーの間でますます人気が高まっており、多くの小規模・中規模用途で好まれる窒素製造ソリューションとなっています。
膜式窒素発生は、空気を作原料として使用します。一定の運転圧力下で、酸素や窒素などの異なるガス成分は、膜を透過する速度が異なります。この透過率の違いにより、酸素と窒素を分離することができます。
他の窒素発生技術と比較して、膜式窒素発生装置は以下のようないくつかの利点があります。
よりシンプルな構造
よりコンパクトなサイズ
切り替えバルブなし
メンテナンス要件が低い
非常に迅速なガス生成（通常3分以内）
容易な容量拡張
膜式窒素発生装置は、純度98%以下の窒素を必要とする小規模・中規模の窒素ユーザーに特に適しており、魅力的な価格性能比を提供します。
窒素純度要求が98%を超える場合、膜式窒素発生装置の価格は、同容量のPSA窒素発生装置よりも15%以上高くなる可能性があります。
窒素発生システムの総コストは、いくつかの要因によって影響されます。
窒素発生システム一式の購入費用は重要な要因です。市場には多くのブランドがあり、製品の品質は一般的に価格と密接に関連しています。
窒素発生装置の長期的な運転安定性と期待寿命は、総所有コストに直接影響します。
窒素発生システムの総コストを評価する際には、日常的な運転、保守、サービス費用も考慮する必要があります。
電力と水の消費量を含む日々のユーティリティ費用は、窒素発生装置の総運転コストに影響を与えるもう一つの重要な要因です。
