高纯氮气在工业上的应用

纯度是氮气的一个重要技术参数，按国标氮气的纯度分为工业用氮气、纯氮和高纯氮气三级。本文主要涉及高纯氮，从氮气的分类，高纯氮和液氮的区别，以及高纯氮在工业中的运用来详细说明。

氮气纯度的定义

氮气纯度是指在样品中与存在的杂质相比，所含氮气的比例。根据氮气中的杂质，如氧气、水蒸气、一氧化碳和二氧化碳等的含量，氮气可以分为以下几种，这种分类在确定氮气在工业过程中的适用性方面起着关键作用。

超高纯氮气（Uitra High Purity Nitrogen）：超高纯度氮气通常含有99.9999%（六个“9”）以上的纯度，即少于百万分之一的杂质。这种级别的氮气通常用于对杂质极为敏感的工业领域，如半导体制造和光电子学等。

高纯度氮气（High Purity Nitrogen）：高纯度氮气一般含有99.998%至99.9998%的纯度，其杂质含量较低，适用于对纯度要求较高但不需要达到超高纯度级别的工业领域，如金属加工、热处理和石墨烯制备等。

纯净氮气（Pure Nitrogen）：纯净氮气的纯度通常在99.5%至99.998%之间，虽然相对于超高纯度和高纯度而言，其纯度略低，但仍然足够用于许多工业应用，如食品包装、化工生产和航空航天等。

工业级氮气（Industrial Grade Nitrogen）：工业级氮气的纯度一般在95%至99.5%之间，虽然杂质含量相对较高，但仍然能够满足许多工业过程的需求，如气体惰化、气体填充和气体输送等。

根据氮气的不同纯度级别，可以选择合适的氮气用于特定的工业应用，从而确保工艺的稳定性和产品的质量。

高纯氮气和液氮的区别

高纯氮指的是浓度高于99.998%的气态氮，被认为是高纯度的氮气。不同的制造商对高纯度氮气的分级可能有所不同，但通常被认为是“零级”馏分。零级高纯氮之所以被归类为此类，是因为其含有低于百万分之0.5的碳氢化合物杂质。液氮是氮气的一种液态形式，通常处于极低温度下（约-196°C）。

虽然液氮和高纯氮都是氮气的不同形式，但它们主要的区别在于状态和用途。液氮通常用于需要极低温度的应用，而高纯氮主要用于工业过程中对气体纯度要求较高的场合，如气体惰化和材料处理等。

产出设备也有区别，高纯氮可采用PSA制氮机或者深冷空分制氮设备来生产；但是工业上使用的大型液氮只有深冷空分制氮设备可以制取。

高纯氮在工业中的应用

高纯度氮气在全球金属制造业中将持续稳定的需求，特别是现场氮气发生器系统，因为其使用带来的成本优势越来越明显。此外，高纯氮气还可用于改进石墨烯，提高其电催化活性稳定性，在不断增长的燃料电池市场中得到广泛应用，因此对高纯氮气的需求也在增加。然而，传统的生产方法，如分馏和液化，其高成本和能源消耗可能会限制高纯氮市场的增长。

预计食品行业对高纯度氮气的需求将快速增长，以满足全球不断增长的人口对食品的需求。此外，高纯度氮气还在医药、电子等领域有着广泛的应用。

同时，高纯度氮气发生器在石油和天然气、食品和饮料等领域备受关注，因为相比传统供应方式，它具有诸多优势，如成本节省、方便、安全等。这些发生器旨在持续、安全、稳定地供应高纯度氮气，并提高最终用户的可持续性、盈利能力和可靠性。