액체 질소 생성기 : 생산, 기술 및 응용에 대한 완전한 안내서

액체 질소 발생기는 정밀성과 효율성에 따라 세계의 다른 산업에서 혁명으로 입증되었습니다. 그들은 극저온에서 매우 낮은 비용으로 식품 보존에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 특별히 사용되는 액체 질소의 주문형 생산을위한 쉬운 솔루션을 제공합니다.

그러나 그들은 어떻게 일합니까? 어떤 장점이 있으며, 지속적으로 실행되도록 몇 가지 일반적인 문제를 해결하는 방법은 무엇입니까? 이 기사는 액체 질소 발생기에 대해 알아야 할 모든 것을 다루기위한 것입니다. 부품 및 부품, 문제 해결 솔루션 및 이러한 기계가 필수 프로세스를 제공하기 위해 의존하는 산업 범위.

액체 질소 발생기는 무엇입니까?

질소가 액화 될 수있는 방법

-196 ° C 미만의 온도로 냉각하여 질소 가스를 액체 상태로 변환하는 방법을 질소의 액화라고합니다. 이것은 극저온 냉각 및 기타 고압 시스템의 도움으로 수행 할 수 있습니다.

그것은 동결, 저장 및 화학 반응 후, 액체 질소의 특성, 즉 매우 저온 및 불활성의 특성이 필수적 인 산업 적용을 가지고있다. 질소의 순도는 일반적으로 불순물이 액화 과정의 효율성과 효과를 감소시키기 때문에 주요 관심사가됩니다.

산업에서 질소의 역할

• 에서 산업 제조 질소는 용접, 레이저 절단 및 특정 금속 처리에 사용됩니다.

• 의 경우 건강 관리 액체 질소는 생물학적 샘플, 장기 수송의 냉동 보존에 사용되며 사마귀 제거와 같은 일부 피부과 치료에 사용됩니다.

• 에서는 음식 및 음료 산업 플래시 얼어 붙은 음식을 보존하고 아이스크림에 질감을주고 부패를 제어하기 위해 포장에서 불활성 분위기를 만듭니다.

액체 질소 생성

액체 질소를 질량으로 생산할 때, 특정 장비의 채택은 순전히 다른 응용 분야에 따라 필요합니다. 산업용 액체 질소 발생기는 높은 생산성을 위해 설계되어 상업용 생산 라인에서 사용할 수 있습니다.

반대로, 소규모 소형 발전기는 연구 실험실에서 사용되며 과학적 실험에 필요한 적절한 양이 있습니다. 많은 제조업체에는 산업이 생산 및 운영 요구 사항에 맞게 산업을 조정할 수있는 맞춤형 발전기 솔루션을 보유하고 있습니다.

액체 질소 생성 과정은 어떻게 작동합니까?

공기를 냉각하기위한 새로운 시스템

액화 질소의 첫 번째 작용은 대기 공기를 매우 저온으로 냉각시키는 것입니다. 극저온 시스템은 질소 (-196 ° C)의 끓는점 아래에서 공기를 식히십시오.

이 단계는 일반적으로 이전의 온도가 크게 냉각 ​​된 확장주기가 이어집니다. 열을 제거하기 위해 공기 압축과 관련된 프리 쿨링은이 과정을 초기화합니다. 효과적인 열 교환기와 냉매는 필요한 냉각 속도에 중요한 구성 요소입니다.

효율적인 분리를 위해 공기 압축

압축 및 냉각, 냉각, 공기는 ​​고압을 겪고, 이는 다른 구성 요소와 질소를 분리하는 데 도움이된다. 이것은 대량의 공기 가공을 가능하게하면서 에너지 효율적이어야하는 압축기에 의해 가능합니다.

깨끗하고 건조 된 사료 가스 스트림을 생산하기 위해 사용하기 전에 공기에서 수분과 오염이 제거됩니다. 이러한 정제는 품질의 액체 질소를 생산하는 데 중요합니다.

극저온 방법으로부터 질소 추출

분리 과정은 공기를 압축하고 정제 한 후에 시작됩니다. 이것은 주로 극저온 증류를 통해 이루어지며, 여기서 공기는 다양한 온도에서 성분이 액화되는 매우 낮은 온도에서 처리됩니다. 질소는 주요 공기 구성 요소 중에서 가장 낮은 끓는점을 가지므로 먼저 분리 될 수 있습니다.

그 후, 액체 질소는 절연 된 극저온 탱크에 저장되어 사용될 때까지 열 전달 및 오염을 최소화한다. 이 과정은 또한 압력 스윙 흡착 (PSA) 및 막 분리와 같은 현대 기술을 채택하여 효율성과 확장 성을 향상시킴으로써 더욱 향상 될 수 있습니다.

액체 질소 발생기의 주요 기술 매개 변수

1. 질소의 순도는
   전형적으로, 질소 순도는 95% 내지 99.999%였으며, 의료 또는 연구 목적과 같은 특정 응용 분야에서 더 높은 순도 수준으로 증가했다. 순도는 극저온 증류 또는 PSA (압력 스윙 흡착)와 같은 분리 과정의 성능에 의해 결정됩니다.

2. 생산 능력
   생산 능력은 생성기가 정해진 시간 (종종 리터/일 (LPD) 또는 입방 미터/시간 (NMA3;/h)으로 생산할 수있는 액체 질소의 양을 나타냅니다. 이 성능은 발전기 설계, 압축기 크기 및 분리 프로세스의 효율에 영향을받습니다.

3. 에너지 소비 에너지 소비는 액체 질소 발생기의 운영 가격에 영향을 미치는 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 그것의 측정은 일반적으로 생산 된 질소 단위당 킬로와트 (kW)로 표현된다 (kWh/nm³). 특히, 에너지 효율은 또한 시스템, 열교환 기 및 압축기의 유형에 의해 달성 된 냉각주기에 의존한다.

4. 작동 압력
   작동 압력은 공기가 시스템의 압축 및 처리 단계에 들어가는 압력을 보여줍니다. 이것은 일반적으로 6과 10 bar (1 bar = 대기) 사이입니다. 압력이 높아지면 질소 분자가 훨씬 더 효율적으로 분리되지만 더 견고한 구조가 필요합니다. 압력은 압축기의 크기와 설계에 영향을 미칩니다.

5. 온도 제어
   냉각은 액화 공정 전반에 걸쳐 매우 정확해야하므로 오염 또는 효율 손실없이 액화에 필요한 범위에서 공기가 냉각 될 수 있습니다. 전체 시스템은 공기 압축에서 액체 질소 저장에 이르기까지 균일 한 온도를 유지해야합니다.

6. 압축기의 효율성
   압축기는 부피가 큰 공기를 처리해야하며 저전력 소비로 작업을 수행해야합니다. 다중 단계 압축기 플랜트는 일반적으로 압력 및 온도를 높이고 액화의 최적화를 모두 높이기 위해 사용됩니다. 압축기의 효율성은 압축 공기의 양에 비해 전력 입력에 더 의존합니다.

7. 사이클 시간
   사이클 시간은 전체 공기 배치를 액체 질소로 처리하는 데 필요한 시간으로 정의됩니다. 사이클 시간이 짧아서 일반적으로 생산 속도가 빠르지 만 효율성과 안정성을 유지하려면 더 복잡한 시스템이 필요합니다. 성능을 희생하지 않고 발전기가 비용 효율적이기 위해서는 에너지에 대한주기 시간의 균형이 필요합니다.

8. 유지 보수 간격
   유지 보수는 주어진 수준에서 수행하는 압축기, 냉장 장치 및 분리 시스템 (압축기, 냉장 장치 및 분리 시스템의 모든 구성 요소의 날을 죽입니다. 유지 보수 일정은 운영 환경, 시스템 크기 및 사용 빈도에 따라 다릅니다. 발전기 수명 기간의 성능 신뢰성은 다운 타임을 줄이고 조기에 구성 요소를 착용하는 데 달려 있습니다.

9. 소음 수준
   소음 수준은 산업계에서 항상 관심이있는 것은 아니지만 소음이나 소음 의식에 더 민감한 환경의 발전기와 관련하여 중요한 기술 사양을 형성합니다. 노이즈는 일반적으로 압축기, 팽창 밸브 및 기타 기계적 구성 요소에서 비롯됩니다. 소음 감소는 특히 발전기가 사람들과 가까운 근접성을 가질 수있는 연구 또는 의료 시설에서 근무 조건을 향상시킵니다.

10. 저장 용량 및 단열
    액체 질소는 매우 낮은 온도에서 보관해야하며, 저장 탱크는 증발을 방지하기 위해 잘 절연되어야합니다. 단열 품질과 저장 탱크의 용량은 중요한 매개 변수입니다. 저장 탱크는 종종 약 1 ~ 5 bar의 압력으로 액체 질소를 유지하도록 설계되어 필요에 따라 안정적인 저장 및 응용 분야로의 효율적인 전달을 보장합니다.

액체 질소 발생기의 장점과 단점은 무엇입니까?

산업용 액체 질소 발생기의 장점

• 액체 질소의 생성기와의 비용 효율성은
  한 번만 의존함으로써 질소의 예산 조달을 없애는 데 큰 도움이 될 수 있습니다. 그런 다음 실제 비용은 전기 및 유지 보수 비용이되어 운영 비용이 발생하여 시간이 지나면 지속 가능하고 저렴한 공급 방법이됩니다.

• 수요가 발생하는
  액체 질소 발생기를 사용하면 비즈니스가 즉각적인 소비를 위해 현장 질소를 생산할 수있게하여 체인 공급을 통해 지연으로부터 공급을 풀어 특히 질소 수요가 변동하는 비즈니스의 경우 유연성이 높아집니다.

• 고순도 질소
  의 의료 연구, 극저온 및 반도체 제조와 같은 특정 응용 분야에서 필요한 순수한 질소를 생성 할 수 있습니다.

• 환경 친화적 인
  대부분의 경우, 질소를 현장에서 생산하는 데 경제적 인 경제적으로 질소가 움직이지 않기 때문에 질소 바이 실린더 또는 벌크로 전달 된 소스를 전달하고 저장하는 데 관련된 배출로부터 탄소 발자국이 줄어 듭니다.

산업용 액체 질소 발생기의 단점

• 높은 초기 투자
  초기 대기업은 액체 질소 발생기를 사고 설치하는 것입니다. 모든 장비 비용, 설치 비용, 인프라 비용 등을 통합하여 소기업이나 질소에 대한 수요가 낮은 회사를 금지 할 수 있습니다.

• 유지 보수 요구 사항
  가장 잘 작동하려면 지속적인 출석이 필요합니다. 압축기, 냉각 시스템 및 저장 탱크에 대해 동일한 서비스 주파수가 포함됩니다. 무시한 경우이 유지 보수는 비용이 많이 드는 수리 및 가동 중지 시간으로 이어질 수 있습니다.

액체 질소 발생기의 주요 응용은 무엇입니까?

냉동 보존 및 의료 응용

• 생물학적 샘플 저장 : 액체 질소는 일반적으로 초고온에 혈액, 정자 및 배아와 같은 생물학적 샘플을 저장하여 미래의 사용을 위해 생존력을 보존하는 데 사용됩니다.

• 장기 보존 : 대사 과정을 늦추고 조직 손상의 위험을 줄임으로써 이식을위한 장기를 보존하는 데 중요한 역할을합니다.

• CRYOSURGERY : 액체 질소는 냉동 외과 절차에 사용됩니다. 사마귀, 전암 병변 또는 종양과 같은 비정상적 또는 병든 조직을 동결하고 파괴함으로써 치료합니다.

음식 및 음료 산업

• 식품 보존 : 액체 질소는 큰 얼음 결정을 형성하지 않고도 온도를 빠르게 낮추어 질감, 풍미 및 영양가를 보존하는 플래시 동결 식품에 사용됩니다.

• 식품 포장 : 포장에서 불활성 분위기를 조성하여 산화를 예방하고 유적 수명을 연장하여 특히 칩, 견과류 및 간식과 같은 섬세한 제품을 위해.

• 액체 질소 아이스크림 : 일부 식품 시설은 액체 질소를 사용하여 아이스크림을 즉시 만들어 고객에게 더 부드러운 질감과 독특한 식사 경험을 제공합니다.

화학 및 제약 산업

• 화학 반응 : 액체 질소는 특정 화학 물질 및 제약의 생산과 같은 극저온 조건이 필요한 반응을위한 저온 환경을 만드는 데 사용됩니다.

• 제약 저장 : 안정성과 효과를 유지하기 위해 동결 온도가 필요한 민감한 화학 물질, 백신 및 약물을 저장하는 데 사용됩니다.

• 건조 및 동결 공정 : 액체 질소는 특히 열에 민감한 물질의 경우 동결 건조 및 분말 공정에 사용되므로 생산 중에 제품이 무결성을 유지하도록합니다.

연구 개발

• 실험실 응용 : 실험실에서 액체 질소는 생물학적 샘플의 극저온 동결 또는 냉각 초전도 재료와 같은 냉각 물질 및기구에 사용됩니다.

• 재료 테스트 : 극저온 조건을 시뮬레이션하여 특성과 성능을 평가함으로써 금속, 합금 및 중합체와 같은 극한 온도에서 재료를 테스트하는 데 도움이됩니다.

• 가속화 반응 : 연구자들은 액체 질소를 사용하여 반응 속도 또는 특정 화합물의 형성과 같이 빠른 냉각이 필요한 특정 화학 공정을 가속화합니다.

금속 및 전자 산업

• 금속의 극저온 처리 : 액체 질소는 금속의 극저온 처리에 사용되어 경도, 내구성 및 마모 내성, 특히 도구, 자동차 부품 및 항공 우주 성분의 제조에 대한 내성을 향상시킵니다.

• 전자 제조 : 액체 질소는 전자 제품의 생산 및 테스트에 사용됩니다. 특히 조립 중 민감한 성분을 냉각시키고 극한 온도에서 안정성과 장수를 보장합니다.

환경 적 응용

• 오염 조절 : 액체 질소는 공기 분리 장치에 사용되어 공기에서 산소를 제거하여 연소를위한 비활성 대기를 만들거나 산업 환경에서 질소 산화물 (NOX) 배출을 줄입니다.

• 석유 및 가스 산업 : 석유 및 가스 부문에서 액체 질소는 잘 자극, 압력 테스트 및 특정 시추 작업 중에 안전 및 성능을 향상시키는 동안 불활성 대기를 제공하는 데 사용됩니다.

산업용 액체 질소 발생기를위한 문제 해결 솔루션

1. 낮은 질소 생산 또는 액체 질소 출력 없음

• 공기 압축기 작동 : 공기 압축기가 완벽하게 작동하는지 여부를 테스트하십시오. 즉, 가능한 한, 압축기가 필요한 압력으로 작동하자마자 질소 생산이 좋을지 여부를 확인해야합니다. 성능이 손상되어 누출, 오래된 또는 손상된 씰 및 잘못된 기능 밸브를 찾으십시오.

• 극저온 시스템 기능 확인 : 극저온 열교환 기 및 확장 밸브는 액화 공정에서 가장 중요한 기여자입니다. 이러한 구성 요소의 경우 청결 및 정상적인 작동 조건을 보장해야합니다. 이 성분의 막힘 또는 파울 링은 냉각 공기의 시스템 효과를 줄이고 액체 질소를 생성 할 수 있습니다.

• 압력 및 온도 설정을 검사하십시오. 압력 및 온도 설정이 잘못된 설정으로 인해 공기가 액화되지 않기 때문에 제조업체가 설정 한 사양을 충족하는지 확인하십시오.

• 오염을 찾으십시오 : 질소 순도가 낮 으면 공기 사료에서 물, 오일 또는 입자와 같은 오염 물질의 생산이 손상됩니다. 필터, 수분 분리기 및 프로세스에 관련된 기타 더러운 필터 시스템을 청소하거나 교체하십시오.

2. 액체 질소의 낮은 순도

• 분리 과정 검사 : 액체 질소의 순도는 공기 분리 장치의 효율에 의해 영향을받습니다. 공기 분리 또는 증류 컬럼이 오작동하는 경우 다른 가스와 질소를 올바르게 분리하지 못할 수 있습니다. 극저온 증류 컬럼 또는 PSA (압력 스윙 흡착) 시스템의 문제를 검사하십시오.

• 필터 및 흡착 재료 검사 : 시간이 지남에 따라 PSA 시스템 또는 필터의 흡착 재료가 포화되어 필요한 순도를 달성하는 시스템의 능력이 줄어 듭니다. 필요에 따라 이러한 자료를 정기적으로 확인하고 교체하십시오.

• 가스 누출 점검 : 공기 섭취 또는 질소 출력 라인의 누출은 질소의 불순물을 유발할 수 있습니다. 누출에 대한 모든 배관, 씰 및 연결을 검사하고 결함이있는 씰 또는 구성 요소를 교체하십시오.

3. 과도한 에너지 소비

• 압축기 효율 검사 : 오작동하는 압축기는 에너지 소비를 크게 증가시킬 수 있습니다. 압축기가 적절한 윤활 및 기계식 마모가없는 최적의 효율로 작동하고 있는지 확인하십시오. 효율성을 줄일 수있는 베어링 또는 씰과 같은 낡은 구성 요소를 교체하십시오.

• 검토 시스템 단열재 : 극저온 저장 탱크 또는 배관의 절연 불량은 열 전달로 이어질 수있어 시스템이 더 많은 에너지를 사용하여 저온을 유지합니다. 에너지 손실을 최소화하기 위해 모든 저장 탱크와 배관이 적절하게 절연되어 있는지 확인하십시오.

• 온도 및 압력 설정 최적화 : 에너지 효율을 극대화하기 위해 작동 압력 및 온도가 올바르게 조정되도록하십시오. 고압 설정은 더 많은 전력을 소비 할 수 있으므로 필요한 질소 생산 속도와 일치하십시오.

4. 자주 시스템 종료 또는 고장

• 과열 모니터링 : 극저온주기에 사용 된 냉각 시스템과 냉매를 점검하십시오. 냉각수가 불충분하거나 오작동하는 열교환기로 인해 과열되면 시스템이 자동으로 차단되어 손상을 방지 할 수 있습니다.

• 압력 릴리프 밸브 검사 : 결함이있는 압력 완화 밸브는 잘못된 압력 판독으로 인해 불필요한 셧다운을 유발할 수 있습니다. 정기적으로 밸브에 손상을 입히거나 마모하는지 검사하고 필요에 따라 교체하십시오.

• 제어 시스템 오작동 확인 : 전자 제어 시스템, 센서 또는 조절기가 오작동하는 경우 시스템 종료로 이어질 수 있습니다. 모든 센서와 컨트롤러에 정확성을 검사하고 필요에 따라 다시 교환하거나 교체하십시오.

5. 비정상적인 소음 또는 진동

• 압축기 및 모터 베어링 검사 : 비정상적인 소음 또는 진동은 압축기 또는 모터의 마모 된 베어링 또는 잘못 정렬 된 부품을 나타낼 수 있습니다. 정기적으로 베어링을 검사하고 윤활하고 마모가 표시되면 교체하십시오.

• 느슨한 구성 요소 확인 : 패스너, 펌프 또는 튜브를 포함한 시스템의 느슨한 부품은 과도한 진동으로 이어질 수 있습니다. 모든 연결을 조이고 모든 구성 요소가 안전한지 확인하십시오.

• 확장 밸브 검사 : 오작동 팽창 밸브는 불규칙한 작동을 유발하여 진동 또는 비정상적인 소음을 생성 할 수 있습니다. 밸브에 막히지 또는 손상이 없는지 검사하고 필요한 경우 교체하십시오.

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