氮气

工业氮气（Industrial Nitrogen）是一种无色、无味、无毒的惰性气体，化学式为 N₂，在工业生产中广泛应用。其纯度通常为 99.5%~99.999%（不同等级适用于不同行业），主要通过空气分离法（深冷或变压吸附）制取。以下是关于工业氮气的详细介绍：

1. 工业氮气的生产方法

(1) 深冷空分法（Cryogenic Air Separation）

• 将空气压缩、冷却至液态（-196℃以下），利用氮气（沸点-196℃）和氧气（沸点-183℃）的沸点差异进行精馏分离。

• 适用于大规模生产，氮气纯度可达 99.999%（5N级）。

(2) 变压吸附法（PSA, Pressure Swing Adsorption）

• 利用分子筛（如碳分子筛）选择性吸附氧气、二氧化碳等杂质，直接获得氮气（纯度 95%~99.9%）。

• 适用于中小规模需求，能耗较低。

(3) 膜分离法（Membrane Separation）

• 利用中空纤维膜对气体渗透性的差异分离氮气（纯度 95%~99.5%）。

• 设备简单，但纯度较低，适用于低端工业用途。

2. 工业氮气的应用领域

(1) 化工与石油行业

• 惰性保护：防止易燃易爆物质氧化（如石化储罐氮封）。

• 吹扫置换：管道、反应釜的氧气排除，避免爆炸风险。

• 合成氨：作为原料生产氨（NH₃）。

(2) 电子与半导体制造

• 高纯氮（≥99.999%）用于：

  • 芯片制造中的保护气（防止硅片氧化）。

  • 液晶面板（LCD）生产中的干燥与清洗。

(3) 金属加工

• 热处理：退火、淬火过程中的防氧化保护。

• 激光切割：作为辅助气体提高切割质量（替代氧气避免氧化）。

(4) 食品与医药

• 食品包装：充氮保鲜（抑制细菌生长，延长保质期）。

• 制药行业：防止药品氧化，无菌生产环境控制。

(5) 其他应用

• 轮胎充氮：提高稳定性，减少胎压变化（赛车、航空领域）。

• 消防：用于惰化防火系统（如数据中心）。

3. 工业氮气的储存与运输

4. 工业氮气 vs. 食品级/医用氮气

注意：工业氮气不可直接用于食品或医疗！需进一步纯化处理。

5. 安全注意事项

• 窒息风险：高浓度氮气会置换空气，导致缺氧（密闭空间需监测氧含量）。

• 低温危害：液氮接触皮肤会造成严重冻伤（操作需戴防护装备）。

• 压力安全：高压钢瓶需防撞击，避免阳光直射。

6. 相关标准

• 中国：GB/T 3864-2008《工业氮》

• 国际：ISO 14175:2008（焊接保护气标准）