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SMT行业如何正确的获取氮气源


发布时间:2021-06-21      浏览次数:1145



怎样选择最适合自己生产的氮气源?如何确定氮气气氛的具体参数?成本到底增加多少?我相信这是所有SMT企业所困扰的问题。

昊朗科技致力于工业气体前沿技术的专业创新与服务,希望能为所有需求氮气的企业创造更高的价值。下面由我们来具体讲解一下如何正确的获取氮气源。



氮气源的选择

其实氮气源的供应方式有好几种,你可以有气体分馏塔,也可以向气体公司购买瓶装氮或者向气体公司购买液氮和现场制氮。

01氮气需求量大

气体公司或者是氮气使用量特别大的公司可以配备气体分馏塔。其工作原理是把空气压缩,使其液化,然后在利用氮气、氧气的沸点不同,将其分馏。这种设备占地面积很大,而且造价昂贵,不适合一般企业。

02氮气需求量小

气量很小的用户可以向气体公司购买钢瓶氮。用高压钢瓶储存氮气,然后直接运送到用气点进行使用。瓶装氮气具有随开随用、灵活方便等优点。但具有危险性高、成本高、运输储存麻烦等缺点。如果瓶装氮已不能满足目前生产,你就应该向气体公司购买液态氮气或者选用现场制氮来获取所需氮气。


用液氮储罐或杜瓦罐来储存液态氨气,在需要使用时将液氮气化成气态氮,经过减压、升温后才可使用。液氮具有方便快捷、随开随用等特点,但存罐中液氮需经常补充,这也给采购和运输带来麻烦与压力。同时长期大量使用液氮,成本高,运输麻烦,且受供给源的影响较大总体投资很大。


现场制氮又有膜分离制氮和变压吸附(PSA)制氮。

膜分离制氮是在20 世纪 80年代兴起的高科技技术。该设备以空气为原料,中空纤维膜为分离利用氧和氮在膜组织里渗透速率不同——水和氧气可以通过而氮气则不能,从而实现氧氮分离。膜分离制氮机制出的氮气纯度较低,一般为95-99.9%。而且膜分离制氮机能耗大,而且其核心部件——中空纤维膜主要依赖进口,价格高,交货周期长,设备后续维护麻烦。

PSA 制氮主要以碳分子筛为吸附剂,压缩空气为主要原料,利用氧气和氮气吸附速率不同,碳分子筛优先吸附氧,而氮大部分富集于不吸附相中,实现氧气和氮气的分离,得到我们所需要的气体。利用这种变压吸附的原理和工艺,采用双吸附塔并联交替进行吸附,一塔工作一塔再生,连续产氮。一次性可能取纯度为99-99.999%的合格产品氮气。其中,昊朗科技按照现有SMT行业生产的需求,开发了能放在现场使用的模块式氮气发生器。


怎样确定氮气氛的具体参数

SMT用户在决定使用氮气之前,先确定炉子中的氮气纯度(或氧含量的 ppm的值),再确定制氮机出口纯度。

氧化反应的充要条件是氧分子的存在,同样条件下氧含量越高,氧化反应越激烈;反之氧含量越低,氧化反应越微弱。当然氮气纯度越高越好,但应考虑投资成本与产品的不良率和返工量的平衡。所以确切的纯度应根据产品的档次、允许的不良率、公司政策、产品对浸润性的要求等因素决定。

对于SMT工厂来说,制氮设备不与SMT生产线一起放在车间,而是放在屋顶,或车间外,通过管道输入炉子,之间有很多个连接口(容易泄露并且导致氧含量升高),这很有可能造成氮气纯度下降。并且单位时间的耗气量(通常以每小时多少立方米计算)不同品牌、不同型号的炉子耗气量也不同,输入PCB的尺寸不同耗气量也不同,链条转动的速度不同耗气量也不一样,即使我们知道确切的耗气量也有可能造成气量不足。

模块式氮气发生器可以完美的解决这一问题,占地面积小,噪声低,并且不属于压力容器,可以放在车间使用。(上图为30Nm³/h,纯度99.99%氮气发生器现场使用情况)

成本分析

下面以一套纯度为99.99%,产气量为20Nm³/h的氮气用于一条 SMT生产线,作出简要经济性分析与比较如下(电费按0.6元计算,一年运行8000小时计算):

液氮的使用成本

市场上的液氮约为1200元/吨,可气化成纯度为99.99%,780m³的气态氦,购买 1m³的氮气价格是1.4元。如果加上液氮储罐的租金、汽化器的购置费、每年人工的费用等,使用1m³氮气的成本接近1.6元。

模块式氮气发生器使用成本

模块式氮气发生器可以放在现场使用,不需要增加另外的厂房,其使用成本主要是电能的消耗,电能的消耗主要来自以下几个方面:

空压机:空压机的额定功率为22kw,消耗功率约为额定功率的80%左右,即为:17.6kw左右

冷冻干燥机:冷冻干燥机的额定功率为lkw 。

模块式氮气发生器:模块式氮气发生器的原料是压缩空气,其本身基本不耗电,其主要是仪表用电,额定功率大约为0.4kw 。

每年电费总计: (17.6+1+4)×8000×0.6=9.12万

设备折旧费:设备投资按20万元计算,每年折旧2万元。

每年的费用为:(9.12+2)=11.12万

每立方氮气成本112000÷800÷0.6=0.7元

两种用氮气方式每年差价为20×8000× (1.7-0.7) =16万元

所以模块式氮气发生器投资回收期仅为10个月。(即16÷20×12)

注:以上币为人民币

从上述的成本计算可以得出,模块式氮气发生器更适合SMT生产线使用。

模块式氮气发生器避免了高费用的瓶装氮气、杜瓦罐所带来的不方便性,放在现场使用同样方便快捷,同时氮气的供应也没有必要依赖零售商,避免压力较高的瓶装氨气带来的危险,以及气体供应中断带来停产的损失,模块式氮气发生器长期稳定低费用的运行可避免不可控的气体价格上升,租赁高昂的储罐费用,并且操作简单,又无须另备储气罐,能在短时间内收回成本。无需专人维护,维修也简单。因此,一旦安装了模块式氮气发生器我们就可随心所欲地从空气中提取氮气。