SMT行業(yè)如何正確的獲取氮氣源
發(fā)布時間：2022-12-09 瀏覽次數(shù)：2818
怎樣選擇最適合自己生產(chǎn)的氮氣源?如何確定氮氣氣氛的具體參數(shù)?成本到底增加多少?我相信這是所有SMT企業(yè)所困擾的問題。
昊朗科技致力于工業(yè)氣體前沿技術(shù)的專業(yè)創(chuàng)新與服務(wù)，希望能為所有需求氮氣的企業(yè)創(chuàng)造更高的價值。下面由我們來具體講解一下如何正確的獲取氮氣源。
氮氣源的選擇
其實氮氣源的供應(yīng)方式有好幾種，你可以有氣體分餾塔，也可以向氣體公司購買瓶裝氮或者向氣體公司購買液氮和現(xiàn)場制氮。
01氮氣需求量大
氣體公司或者是氮氣使用量特別大的公司可以配備氣體分餾塔。其工作原理是把空氣壓縮，使其液化，然后在利用氮氣、氧氣的沸點不同，將其分餾。這種設(shè)備占地面積很大，而且造價昂貴，不適合一般企業(yè)。
02氮氣需求量小
氣量很小的用戶可以向氣體公司購買鋼瓶氮。用高壓鋼瓶儲存氮氣，然后直接運送到用氣點進行使用。瓶裝氮氣具有隨開隨用、靈活方便等優(yōu)點。但具有危險性高、成本高、運輸儲存麻煩等缺點。如果瓶裝氮已不能滿足目前生產(chǎn)，你就應(yīng)該向氣體公司購買液態(tài)氮氣或者選用現(xiàn)場制氮來獲取所需氮氣。
用液氮儲罐或杜瓦罐來儲存液態(tài)氨氣，在需要使用時將液氮氣化成氣態(tài)氮，經(jīng)過減壓、升溫后才可使用。液氮具有方便快捷、隨開隨用等特點，但存罐中液氮需經(jīng)常補充，這也給采購和運輸帶來麻煩與壓力。同時長期大量使用液氮，成本高，運輸麻煩，且受供給源的影響較大總體投資很大。
現(xiàn)場制氮又有膜分離制氮和變壓吸附（PSA）制氮。
膜分離制氮是在20 世紀(jì) 80年代興起的高科技技術(shù)。該設(shè)備以空氣為原料，中空纖維膜為分離利用氧和氮在膜組織里滲透速率不同——水和氧氣可以通過而氮氣則不能,從而實現(xiàn)氧氮分離。膜分離制氮機制出的氮氣純度較低，一般為95-99.9%。而且膜分離制氮機能耗大，而且其核心部件——中空纖維膜主要依賴進口，價格高，交貨周期長，設(shè)備后續(xù)維護麻煩。
PSA 制氮主要以碳分子篩為吸附劑，壓縮空氣為主要原料，利用氧氣和氮氣吸附速率不同，碳分子篩優(yōu)先吸附氧，而氮大部分富集于不吸附相中，實現(xiàn)氧氣和氮氣的分離，得到我們所需要的氣體。利用這種變壓吸附的原理和工藝，采用雙吸附塔并聯(lián)交替進行吸附,一塔工作一塔再生，連續(xù)產(chǎn)氮。一次性可能取純度為99-99.999%的合格產(chǎn)品氮氣。其中，昊朗科技按照現(xiàn)有SMT行業(yè)生產(chǎn)的需求，開發(fā)了能放在現(xiàn)場使用的模塊式氮氣發(fā)生器。
怎樣確定氮氣氛的具體參數(shù)
SMT用戶在決定使用氮氣之前，先確定爐子中的氮氣純度（或氧含量的 ppm的值)，再確定制氮機出口純度。
氧化反應(yīng)的充要條件是氧分子的存在，同樣條件下氧含量越高，氧化反應(yīng)越激烈;反之氧含量越低，氧化反應(yīng)越微弱。當(dāng)然氮氣純度越高越好，但應(yīng)考慮投資成本與產(chǎn)品的不良率和返工量的平衡。所以確切的純度應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的檔次、允許的不良率、公司政策、產(chǎn)品對浸潤性的要求等因素決定。
對于SMT工廠來說，制氮設(shè)備不與SMT生產(chǎn)線一起放在車間，而是放在屋頂，或車間外，通過管道輸入爐子，之間有很多個連接口（容易泄露并且導(dǎo)致氧含量升高），這很有可能造成氮氣純度下降。并且單位時間的耗氣量(通常以每小時多少立方米計算）不同品牌、不同型號的爐子耗氣量也不同，輸入PCB的尺寸不同耗氣量也不同，鏈條轉(zhuǎn)動的速度不同耗氣量也不一樣，即使我們知道確切的耗氣量也有可能造成氣量不足。
模塊式氮氣發(fā)生器可以完美的解決這一問題，占地面積小，噪聲低，并且不屬于壓力容器，可以放在車間使用。（上圖為30Nm3/h，純度99.99%氮氣發(fā)生器現(xiàn)場使用情況）
成本分析
下面以一套純度為99.99%，產(chǎn)氣量為20Nm3/h的氮氣用于一條 SMT生產(chǎn)線，作出簡要經(jīng)濟性分析與比較如下(電費按0.6元計算，一年運行8000小時計算):
液氮的使用成本
市場上的液氮約為1200元/噸，可氣化成純度為99.99%，780m3的氣態(tài)氦，購買 1m3的氮氣價格是1.4元。如果加上液氮儲罐的租金、汽化器的購置費、每年人工的費用等，使用1m3氮氣的成本接近1.6元。
模塊式氮氣發(fā)生器使用成本
模塊式氮氣發(fā)生器可以放在現(xiàn)場使用，不需要增加另外的廠房，其使用成本主要是電能的消耗，電能的消耗主要來自以下幾個方面：
空壓機:空壓機的額定功率為22kw，消耗功率約為額定功率的80%左右，即為：17.6kw左右
冷凍干燥機:冷凍干燥機的額定功率為lkw 。
模塊式氮氣發(fā)生器:模塊式氮氣發(fā)生器的原料是壓縮空氣，其本身基本不耗電，其主要是儀表用電，額定功率大約為0.4kw 。
每年電費總計: (17.6+1+4）×8000×0.6=9.12萬
設(shè)備折舊費:設(shè)備投資按20萬元計算，每年折舊2萬元。
每年的費用為:(9.12+2)=11.12萬
每立方氮氣成本112000÷800÷0.6=0.7元
兩種用氮氣方式每年差價為20×8000× (1.7-0.7) =16萬元
所以模塊式氮氣發(fā)生器投資回收期僅為10個月。(即16÷20×12)
注:以上幣為人民幣
從上述的成本計算可以得出，模塊式氮氣發(fā)生器更適合SMT生產(chǎn)線使用。
模塊式氮氣發(fā)生器避免了高費用的瓶裝氮氣、杜瓦罐所帶來的不方便性，放在現(xiàn)場使用同樣方便快捷，同時氮氣的供應(yīng)也沒有必要依賴零售商,避免壓力較高的瓶裝氨氣帶來的危險,以及氣體供應(yīng)中斷帶來停產(chǎn)的損失，模塊式氮氣發(fā)生器長期穩(wěn)定低費用的運行可避免不可控的氣體價格上升,租賃高昂的儲罐費用，并且操作簡單，又無須另備儲氣罐，能在短時間內(nèi)收回成本。無需專人維護，維修也簡單。因此，一旦安裝了模塊式氮氣發(fā)生器我們就可隨心所欲地從空氣中提取氮氣。