A causa de la seva naturalesa inerta, el nitrogen gasós es pot utilitzar en diverses operacions de purgació, cobertura i enruquiment. Segons el tipus de procés implicat, es requereixen diferents nivells de puresa de nitrogen per satisfer les necessitats de fabricació úniques.
Què és la puresa de nitrogen?
La puresa de nitrogen és el percentatge de nitrogen present en una mostra extreta del seu corrent en comparació amb les impureses presents. El nitrogen es pot classificar com a puresa alta o baixa en funció de la relació de gas pur a contaminants com l’oxigen, el vapor d’aigua, el monòxid de carboni i el diòxid de carboni.
Aquesta classificació basada en la concentració de nitrogen té un paper clau en la determinació de la idoneïtat del nitrogen per a qualsevol procés industrial.
Alta puresa davant nitrogen de baixa puresa
La puresa d’una mostra de nitrogen està determinada pel percentatge/concentració de nitrogen pur. Perquè un gas es classifiqui com a alta puresa, ha de contenir almenys un 99,998% de nitrogen, mentre que el nitrogen de la puresa inferior conté normalment un percentatge més elevat d’impureses.
Nitrogen d’alta puresa
El nitrogen gasós amb una concentració superior al 99,998% es considera una fracció d’alta puresa. El nitrogen d’alta puresa es pot classificar de diferents maneres per diferents fabricants, però es consideren majoritàriament fraccions de “grau zero”. El nitrogen d’alta puresa de grau zero es classifica com a tal perquè contenen impureses d’hidrocarburs inferiors a 0,5 parts per milió.
Altres característiques clau del nitrogen d’alta puresa són:
Concentració d’oxigen ≤ 0,5 ppm
Monòxid de carboni/diòxid de carboni no superior a 1,0 ppm
Humitat no superior a 3 ppm
Nitrogen de baixa puresa
El nitrogen amb una puresa del 90% a lleugerament inferior al 99,9% es considera baixa puresa.
Classificació de puresa de nitrogen
La classificació del nitrogen pur s’aconsegueix mitjançant un sistema de classificació mitjançant nombres dins de cada grau de puresa més baixa. El primer nombre de cada grau fa referència al nombre de "nines" que apareixen dins, mentre que el segon número representa el número després dels darrers nou dígits.
Les qualificacions de puresa del nitrogen es classifiquen en N2.0, N3.0, N4.0, N5.0, N6.0 i N7.0.
Què és el nitrogen de puresa ultra alta?
El nitrogen de la puresa ultrahigh és nitrogen amb una concentració del 99,999% i les impureses insignificants. Les especificacions de nitrogen són estrictes i les variacions invaliden la classificació.
El gas no ha de contenir més de dues parts per milió per volum (PPMV) d’oxigen, 0,5 parts per milió pel volum d’hidrocarburs totals i una part per milió per volum d’humitat). El nitrogen s’utilitza habitualment per a aplicacions científiques.
Què és el nitrogen sense oxigen?
El nitrogen lliure d’oxigen (OFN) es defineix com a nitrogen gasós que conté no més de 0,5 parts per milió (ppm) d’oxigen. Els gasos es mantenen normalment al 99,998% de puresa. Aquest grau de nitrogen s’utilitza en processos de recerca i calibració científica on les impureses d’oxigen poden alterar resultats o provocar resultats incorrectes.
Nivells de puresa de nitrogen per indústria/aplicació
Com s'ha esmentat anteriorment, la concentració de nitrogen necessària per a diferents processos industrials varia molt. La consideració clau per seleccionar un grau de nitrogen és l'efecte de les impureses sobre l'aplicació escollida. La sensibilitat a la humitat, l’oxigen i altres contaminants són factors clau a considerar.
Nitrogen de grau alimentari / Nitrogen de grau de begudes
El nitrogen s’utilitza habitualment en diferents passos de producció, envasos i emmagatzematge d’aliments/begudes. El nitrogen en els envasos i el processament d’aliments s’utilitza per mantenir la vida útil dels aliments/begudes processades eliminant els oxidants d’aliments, preservant el sabor i la prevenció de la ranciditat. La puresa necessària per al nitrogen de grau alimentari es troba normalment en un rang del 98-99,5%.
Nitrogen de grau farmacèutic
Els processos de fabricació farmacèutica requereixen una alta puresa per evitar la contaminació i alteració del producte final. Molts productes farmacèutics requereixen nitrogen d’alt grau amb puresa entre el 97-99,99%. Aquest nitrogen de puresa elevada a alta puresa s’utilitza per cobrir tancs de nitrogen, contenidors i altres equips de fabricació de medicaments.
El nitrogen d’alta puresa també s’utilitza en envasos farmacèutics per ajudar a mantenir la frescor i evitar el deteriorament d’ingredients actius.
El nitrogen gasós amb un 95-99% de puresa s’utilitza a la indústria del petroli i el gas per reduir el risc d’incendi i explosió durant el procés. Els dipòsits d’emmagatzematge químics inertius i les canonades de purga amb nitrogen gasós ajuda a minimitzar el risc de combustió sobtada dels seus continguts.
Els serveis de manteniment de canonades solen utilitzar nitrogen a pressió per a processos de neteja de canonades i de desemborsament de canonades.
Puresa de grau de nitrogen industrial
A continuació, es descriuen algunes aplicacions industrials i els seus requisits de grau de nitrogen.
Nitrogen de fabricació d’electrònica i semiconductors
Els requisits típics de contingut de nitrogen en l'electrònica i la fabricació de semiconductors solen ser almenys un 99,99-99,999%. Alguns processos com la neteja de peces i la cobertura adhesiva utilitzen concentracions més baixes de nitrogen (95-99,5%).
Nitrogen de grau de fabricació de plàstics
Els requisits de grau de nitrogen per a la síntesi de plàstics són del 95-98% per modelar la injecció, el 99,5% per al modelat per injecció assistit per gas i el 98-99,5% per a l'extrusió de pel·lícules bufades.
Nitrogen de grau de processament de metalls
El contingut de nitrogen de la nota de processament de metalls varia molt, del 95-99% per al tractament tèrmic al 99-99,999% per al procés de tall làser.
Nitrogen de grau de generació d'energia
Es requereix nitrogen en el rang del 95-99,6% per a processos de generació d'energia com ara la explosió del segell d'aire, el revestiment de la caldera, la volta de gasoducte natural i la superposició de suavització de l'aigua.
Posada a l’hora: l’11 de juliol-2023