微量氧传感器在空分制氮工艺中的重要性

微科传感

空分制氮是一种从空气中分离氮气的高效技术，广泛应用于工业生产、化工、食品、电子等领域。通过先进的空气分离技术，空分制氮可以高效、稳定地生产出高纯度氮气，以满足不同行业的多样需求。
空分制氮的基本原理空分制氮的原理是基于空气中氮气（约占78%）和氧气（约占21%）等成分的不同物理特性，通过特定的分离工艺实现氮气的提取与纯化。常见的空分制氮技术包括即深冷空分法、分子筛空分法(PSA或变压吸附式)和膜空分法（中空纤维膜分离）三种
深冷空分制氮工艺

                               
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深冷空分制氮是一种传统的制氮方法，已有近几十年的历史。它是以空气为原料，经过压缩、净化，再利用热交换使空气液化成为液空。液空主要是液氧和液氮的混合物，利用液氧和液氮的沸点不同(在1大气压下，前者的沸点为-183℃，后者的为-196℃)，通过液空的精馏，使它们分离来获得氮气。深冷空分制氮设备复杂、占地面积大，基建费用较高，设备一次性投资较多，运行成本较高，产气慢(12～24h），安装要求高、周期较长。综合设备、安装及基建诸因素，3500Nm³／h以下的设备，相同规格的PSA装置的投资规模要比深冷空分装置低20％～50％。
深冷空分制氮技术适用于石油化工、钢铁冶金、煤化工等需要高纯度、大流量氮气的行业。在石油化工行业，氮气常用于加氢裂化、催化重整等工艺过程中的保护气、置换气和吹扫气，要求氮气纯度高且流量稳定；钢铁冶金行业中，在转炉炼钢、连铸连轧等环节，高纯度氮气用于氧枪的冷却、钢水的保护浇注等，对氮气的纯度和流量要求也极为严格。例如，在某大型石油化工企业的加氢裂化装置中，使用深冷空分制氮设备提供纯度为 99.999%、流量为 8000Nm³/h 的氮气，确保了加氢裂化反应的安全稳定进行。
分子筛空分制氮工艺

                               
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分子筛空分制氮也叫PSA或变压吸附式，以空气为原料，以碳分子筛作为吸附剂，运用变压吸附原理，利用碳分子筛对氧和氮的选择性吸附而使氮和氧分离的方法，通称PSA制氮。此法是七十年代迅速发展起来的一种新的制氮技术。与传统制氮法相比，它具有工艺流程简单、自动化程度高、产气快(15～30分钟)、能耗低，产品纯度可在较大范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、装置适应性较强等特点，故在3000Nm³／h以下制氮设备中颇具竞争力，越来越得到中、小型氮气用户的欢迎，PSA制氮已成为中、小型氮气用户的首选方法。
PSA 制氮技术适用于电子元器件制造、食品保鲜、医药包装等中小规模且对纯度要求多样的行业。在电子元器件制造行业，如芯片制造过程中，需要使用高纯度氮气对芯片进行吹扫和保护，防止芯片在制造过程中被氧化或污染，根据不同的工艺要求，氮气纯度可在 99.9% – 99.999% 之间选择；食品保鲜行业中，利用氮气的惰性，将其充入食品包装中，置换出包装内的氧气，延长食品的保质期，一般要求氮气纯度在 95% – 99% 之间；医药包装行业，氮气用于药品包装的保护气，防止药品氧化变质，对氮气纯度的要求也较为灵活。例如，某电子芯片制造企业使用 PSA 制氮设备，根据不同的芯片制造工艺，提供纯度为 99.99% – 99.999% 的氮气，满足了生产过程中对氮气纯度和流量的需求。
膜空分制氮工艺

                               
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膜空分制氮也叫中空纤维膜分离，是以空气为原料，在一定压力条件下，利用氧和氮等不同性质的气体在膜中具有不同的渗透速率来使氧和氮分离。和其它制氮设备相比它具有结构更为简单、体积更小、无切换阀门、维护量更少、产气更快(≤3分钟)、增容方便等优点，它特别适宜于氮气纯度≤99.5％的中、小型氮气用户，有最佳功能价格比。而氮气纯度在98%以上时，它与相同规格的PSA制氮机相比价格要高出15%以上。其实，空气分离的方法可分为低温和非低温两种，其中非低温空气分离方法包括吸附、膜分离、化学分离法。由于目前在大规模制取氧、氮气液产品，尤其是高纯度产品方面低温分离法具有无法取代的竞争优势，而且只有低温分离法才具有可同时生产氩等稀有气体产品的能力，故低温法在空气分离的工业应用中占据非常重要的地位。
膜分离制氮技术适用于油田注氮、激光切割、小型实验室等对纯度要求中等（≤98%）、需快速供氮的领域。在油田注氮作业中，氮气用于提高原油采收率，对氮气的纯度要求一般在 95% – 98% 之间，膜分离制氮设备能够快速响应油田注氮的需求，及时提供所需氮气；激光切割行业中，氮气作为辅助气体，用于吹除切割过程中产生的熔渣和防止切割面氧化，对氮气纯度要求不高，一般在 95% 左右，膜分离制氮设备的快速供氮和低成本优势使其在该领域得到广泛应用；小型实验室在进行一些常规实验时，对氮气的需求量不大，但要求能够快速获得氮气，膜分离制氮设备正好满足这一需求。例如，某油田使用膜分离制氮设备，为注氮作业提供纯度为 97% 的氮气，设备能够在短时间内启动并稳定运行，满足了油田对氮气的快速供应需求。
微量氧传感器的重要性空分制氮是获取高纯度氮气的重要手段，氮气中的微量氧含量直接影响其品质和使用效果，微量氧分析仪作为关键检测设备，在保障氮气纯度方面发挥着重要作用。
微量氧分析仪采用进口电化学燃料电池式测量原理传感器，凭借其高灵敏度和高精度特性，能够实时在线检测氮气中的氧含量。美国All的电化学微量氧气传感器PSR-12-223，传感器检测范围0-10000ppm，采用微型燃料电池传感器技术，具有寿命长，稳定性好，精度高等特性。适用用于高浓度的氮气、氢气，氦气环境中的微量氧检测。该传感器是专门为分析工业行业设计的，微量氧分析仪，防爆，本质安全变送器和便携式分析仪。广泛应用于空气分离装置，石油化工，炼钢、制氮、便携式氧气检测仪等多种领域氧气含量测试。