질소, 산업 생산에서 "제5의 가장 큰 유틸리티"로 간주

산업 생산에서 "5번째로 큰 유틸리티"로 간주되는 질소는 물, 전기, 천연 가스 및 압축 공기만큼 중요하며 다양한 산업 시나리오에서 널리 사용됩니다. 현재 질소를 얻는 두 가지 주요 방법이 있습니다. 하나는 제3자 공급업체(예: 실린더 가스, 액체 질소, 현장 극저온 공기 분리)에 의존하는 것이고, 다른 하나는 현장 내부 질소 생성입니다. 산업계에서는 비용절감과 효율성에 대한 요구가 증가함에 따라,현장 질소 생성주류 시장 동향이 되었습니다.아트라스 콥코는 가스 장비 분야의 전문 지식을 활용하여 회사의 특정 순도 및 유속 요구 사항에 따라 맞춤형 현장 질소 생성 솔루션을 제공할 수 있으므로 회사가 비용을 관리하는 동시에 질소 품질을 극대화할 수 있습니다. 이 기사에서는 현장 질소 생성의 개발 동향, 핵심 이점, 기술 원리 및 산업 적용을 안내하고 질소 공급 솔루션 선택에 대한 참고 자료를 제공합니다.

제3자 질소 공급업체(예: 가스 실린더 저장 및 액체 질소 저장 탱크)에 의존하는 기존 모델에는 많은 문제점이 있습니다. 물류 및 운송은 환경 부담이 크고 직원은 공급망 관리에 시간을 소비해야 하며 가스는 쉽게 낭비되고 안전 위험이 있으며 총 장기 비용이 높습니다.

현장 질소발생은 이러한 문제를 완벽하게 해결할 수 있으며 핵심 장점은 6가지로 요약할 수 있습니다.

1. 비용 절감: 단위 질소 생산 비용은 제3자 공급업체의 극히 일부에 불과하므로 장기적으로 상당한 이점을 제공합니다.
2. 비용은 통제 가능하다: 장기적이고 복잡한 제3자 공급 계약을 체결할 필요가 없으며 비용은 안정적이고 예측 가능합니다.
3. 폐기물 제로: 질소 생산량은 사용량에 정비례하므로 유휴 가스나 낭비되는 가스가 없습니다.
4. 관리 비용 절감: 질소 운송, 주문 처리, 결제 조정 등의 프로세스를 제거하여 필요한 관리 노력을 줄입니다.
5. 더 안전하게: 현장에 다량의 고압 가스 실린더나 액체질소를 저장할 필요가 없어 작업 환경의 안전 위험을 줄입니다.
6. 낮은 환경 영향: 운송 중 탄소 배출을 줄이고 자원 집약적인 저장 용기가 필요하지 않습니다.

일일 질소 수요가 안정적인 기업의 경우 현장 질소 생성은 의심할 여지 없이 더 나은 선택입니다. 공급망, 비용, 안전 등 여러 측면에서 운영 효율성을 향상시킬 수 있기 때문입니다.

현장 질소 생성은 주로 막 분리 기술과 두 가지 핵심 기술에 의존합니다.압력 변동 흡착(PSA) 기술. 두 가지 원칙은 서로 다르며 적용 가능한 시나리오가 다르며 기업의 요구에 따라 유연하게 선택할 수 있습니다.

막 분리 질소 생성의 핵심 구성 요소는 수많은 중공 고분자 섬유로 채워진 "막 모듈"(직경 약 10cm)입니다. 질소 발생과정은 '투과분리'로 요약할 수 있다.

• 건조하고 깨끗한 압축 공기가 멤브레인 모듈에 유입되면 공기 중의 다양한 구성 요소가 분자 특성의 차이로 인해 다양한 속도로 폴리머 섬유 벽을 통과하게 됩니다(이 과정을 "삼투"라고 함).
• 물 분자(H2O)는 가장 빠르게 침투하여 섬유벽을 가장 먼저 통과하여 배출됩니다. 산소 분자(O2)는 두 번째로 빠르게 침투하고 나중에 배출됩니다.
• 질소(N2) 분자는 투과 속도가 가장 느려 섬유벽을 통과할 수 없습니다. 그들은 결국 섬유 내부에 남아 멤브레인의 다른 쪽 끝에서 흘러나와 사용 가능한 질소 가스가 됩니다.
• 불투과성 가스가 과압을 발생시켜 멤브레인 쉘 내부의 섬유를 막히는 것을 방지하기 위해 멤브레인 쉘에는 물과 산소와 같은 "폐가스"를 신속하게 배출하는 "투과 통풍구"가 장착되어 있습니다.

• 흡입 공기는 깨끗하고 건조해야 합니다. 압축 공기에 액체 물이나 불순물이 포함되어 있으면 다이어프램 섬유가 막혀 서비스 수명이 단축됩니다. 따라서 질소발생기 상류에 수분분리기(냉동건조기 등)를 설치해야 합니다. 일부 모델에는 이미 필터와 건조기가 내장되어 있어 추가 설치가 필요하지 않습니다.
• 소량의 수증기는 허용됩니다. 멤브레인 섬유는 일정량의 수증기를 견딜 수 있으므로 흡입 공기 습도를 과도하게 처리할 필요는 없지만 액체 물이 들어가는 것을 절대 피해야 합니다.

PSA 질소 생산은 "흡착-재생" 주기를 기반으로 합니다. 핵심 구성 요소는 다음을 포함하는 두 개의 압력 용기(타워 A 및 타워 B)입니다.탄소 분자체." 연속적인 질소 생산은 두 개의 타워의 작동 상태를 전환함으로써 달성됩니다.

• 흡착단계: 건조하고 깨끗한 압축공기가 A탑으로 들어가고, 탄소 분자체는 산소(O2), 이산화탄소(CO2), 수증기 등의 불순물을 우선적으로 흡착합니다(산소 분자는 더 작아서 분자체 기공으로 들어갈 수 있지만, 질소 분자는 더 커서 들어갈 수 없습니다). 흡착되지 않은 질소는 타워 A에서 배출되며 직접 사용하거나 저장할 수 있습니다.
• 재생단계: 타워 A가 흡착으로 포화되면 시스템은 타워 B로 전환됩니다(타워 B는 흡착 단계에 들어가고 지속적으로 질소를 생성합니다). 동시에, 탑 A에서 배출된 소량의 질소는 탑 ​​A로 다시 흘러 탑 A 내부의 압력을 감소시킵니다. 압력이 떨어지면 탄소 분자체는 이전에 흡착된 산소를 방출하고, 이는 역질소에 의해 운반되어 배출됩니다.
• 두 개의 타워는 흡착과 재생을 번갈아 가며 24시간 동안 지속적이고 안정적인 질소 생산을 달성합니다. 아트라스콥코 NGP+ 시리즈 질소 발생기는 PSA 기술을 사용하며 작동이 간단하고 신뢰성이 높은 "플러그 앤 플레이" 장치입니다.

• 흡입 공기는 철저한 처리가 필요합니다. 압축 공기는 건조, 오일 제거 및 먼지 제거를 거쳐야 합니다. 오일이나 수분이 포함되어 있으면 탄소 분자체를 오염시켜 흡착 용량이 감소합니다. 따라서 압축기와 질소발생기 사이에는 드라이어, 오일필터, 카본필터 등을 설치해야 합니다.
• 결함 보호 추가: 질소 발생기에 압력, 온도 및 압력 노점 센서를 설치하는 것이 좋습니다. 흡입 공기가 요구 사항을 충족하지 않는 경우 PSA 시스템 오염을 방지하기 위해 적시에 경보를 설정할 수 있습니다.

질소 가스는 불활성(낮은 반응성)과 무색, 무취 특성으로 인해 다양한 산업 요구에 적합합니다. 주요 응용 시나리오는 다음과 같습니다.

• 핵심 기능: 포장의 산소를 대체하고 식품의 산화 및 부패를 방지하며 제품의 맛과 향을 유지합니다. 동시에 포장 식품(예: 감자칩, 구운 식품, 음료수 병입)의 유통기한을 연장합니다.

• 핵심 기능: 약물 생산 및 포장 과정에서 건조 질소는 산소가 약물에서 불필요한 화학 반응을 일으키는 것을 방지하고 약물 품질을 보장하기 위해 "불활성 환경"을 만듭니다. 동시에 제약회사가 가스 조달 비용을 절감하고 업계 규정 준수 표준을 충족하는 데 도움이 됩니다.

• 핵심 기능: 전자 부품은 생산 환경에 대한 요구 사항이 매우 높습니다. 질소는 용접, 조립, 보관 및 기타 공정에 사용될 수 있습니다. 용접 중 부품 산화를 방지하고, 조립 중 깨끗하고 통제된 환경을 조성하며, 보관 중 습기로 인한 손상을 방지하고 궁극적으로 불량률을 줄입니다.

• 핵심 기능: 다음과 같은 분석 기술에서LC-MS(액체 크로마토그래피-질량 분석법), 측정 결과에 대한 용매 간섭을 피하기 위해 질소를 사용하여 샘플에서 용매를 제거합니다. 동시에 실험 데이터의 정확성을 보장하기 위해 중립적인 보호 환경을 형성할 수 있습니다.

• 핵심 기능: 운영 안전성 향상 – 질소를 사용하여 압축기 시스템, 파이프라인 및 원자로를 정화하고 가연성 및 폭발성 가스를 배출하여 화재나 폭발을 방지합니다. 또한 석유 저장 탱크의 소포 및 석유 및 가스 시추 중 압력 제어에도 사용할 수 있습니다.

• 핵심 기능: 질소는 환경의 산소 농도를 "제한된 산소 농도(LOC)'는 산소 부족으로 인한 가연성 물질의 연소를 방지하는 기술로 전 세계적으로 산업 화재 안전을 위한 핵심 기술 중 하나입니다.

• 핵심 기능: 자동차 제조, 건설, 금속 가공, 항공우주, 배터리 생산 및 재생 가능 에너지와 같은 산업을 포괄하며 주로 항산화, 압력 제어 및 환경 보호(예: 금속 열처리 중 불활성 보호 및 배터리 생산 중 습기 보호)와 같은 시나리오에 사용됩니다.

현장 질소 생성 솔루션 선택(예: PSA 및 막 분리 기술에 대한 특정 적용 시나리오)에 대한 추가 정보가 필요하거나 스토마이즈된 질소 수요 계산을 얻으려는 경우 댓글 섹션에 메시지를 남겨주세요. 아트라스콥코 공식 채널을 통해서도 더 많은 기술 정보를 얻을 수 있습니다.