压缩空气、氮气不同制备方案的成本计算

在各行业应用中，氮气是必需的消耗品，氮气的来源一般有三个方案，自己买瓶装气体、购买液氮或者是自己通过设备现场制氮，那么到底那种方案好呢?下面我们就来一起来分析下。

钢瓶容积为40L，额定充压15MPa，足额贮气6m³。根据用户需求不同，瓶装氮气的纯度有99.5%，99.999%和99.999%之分。由于各地的供求情况不同，瓶装高纯氮气的价格有很大差异，从18~90元/瓶不等，即氮气价为3~15元/m³。

液氮是深冷空分制氮的产物，在标准状态下，1m³液氮可气化为643m³的氮气，但使用时的实际利用率一般在95%上下，即1m³液氮能实际利用的氮气约为610m³左右。目前市场液氮价格平均为1000元/m³左右，则氮气单价为1.67元/m³。使用液氮，用户必须配备液氮贮罐与流量相应的气化器及与压力相应的调压阀等，是必要的前期投入。

现场制氮是指氮气用户自购制氮设备制氮，目前国内外，工业规模制氮有三类：即深冷空分制氮、变压吸附制氮和膜分离制氮。

3.1 深冷空分制氮

它是一种传统的空分技术，已有九十余年的历史，它的特点是产气量大，产品氮纯度高，但它工艺流程复杂，占地面积大，基建费用高，需专门的维修力量，操作人员较多，产气慢（18～24h），它适宜于大规模工业制氮，氮气成本在0.7元/m³左右。

3.2 变压吸附制氮

变压吸附（Pressure Swing Adsorption，简称PSA）气体分离技术是非低温气体分离技术的重要分支，它是以空气为原料，用碳分子筛作吸附剂，利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性，运用变压吸附原理（加压吸附，减压解吸并使分子筛再生）而在常温使氧和氮分离制取氮气。变压吸附制氮与深冷空分制氮相比，具有显著的特点：吸附分离是在常温下进行，工艺简单，设备紧凑，占地面积小，开停方便，启动迅速，产气快（一般在20~30min左右），能耗小，运行成本低，自动化程度高，操作维护方便，撬装方便，无须专门基础，产品氮纯度可在一定范围内调节，产氮量≤2000Nm³/h。氮气成本在0.4元/m³左右。

3.3 膜分离空分制氮

膜分离空分制氮也是非低温制氮技术的新的分支，是80年代国外迅速发展起来的一种新的制氮方法。它是以空气为原料，在一定的压力下，利用氧和氮在中空纤维膜中的不同渗透速率来使氧、氮分离制取氮气。它与上述两种制氮方法相比，具有设备结构更简单、体积更小、无切换阀门、操作维护也更为简便、产气更快（3min以内）、增容更方便等特点，但中空纤维膜对压缩空气清洁度要求更严，膜易老化而失效，难以修复，需要换新膜，膜分离制氮比较适合氮气纯度要求在≤98%左右的中小型用户，此时具有***佳功能价格比；当要求氮气纯度高于98%时，它与同规格的变压吸附制氮装置相比,价格要高出30%左右，故没有竞争优势。

除上述三种高纯氮现场制气方法外，近年来又出现了一种租赁供氮方式，即由用户租赁制氮设备现场制气或由制氮设备生产企业在氮气使用现场制氮，用户买气，按量付款。因供气量多少不同，价格在1.0~1.4元/m³左右。虽然单位制氮成本比自购设备现场制氮要高，但一次性投资少，使用方便，用户无风险，但此种方式适宜于用气量较大的场合，否则租赁费用会相应增加。