كيفية اختيار مولد النيتروجين المناسب
قبل تحديد مواصفات النموذج المحددة (أي إنتاج النيتروجين (في الساعة، نقاء النيتروجين، ضغط المخرج، نقطة الندى)، ينبغي أن نركز على تحليل مقارن شامل لأداء وخصائصمولد النيتروجينواتخاذ الخيار الصحيح بناءً على ظروفنا البيئية الحالية.
متطلبات النيتروجين في مختلف الصناعات
أ، صناعات المعادن ومعالجة المعادن
تتطلب بعض هذه الصناعات نيتروجيناً بنقاوة تزيد عن 99.5%، بينما تتطلب صناعات أخرى نيتروجيناً عالي الجودة بنقاوة تزيد عن 99.9995% ونقطة ندى أقل من -65 درجة مئوية. ويُحدد ذلك بناءً على ظروف الإنتاج الخاصة بالعميل.
ب، الصناعات الكيميائية والمواد الجديدة
عموماً، لا تتطلب معايير نقاء النيتروجين درجة عالية، ويمكن استخدام العديد من أنواع النيتروجين ذات النقاء الذي يزيد عن 98%. ومع ذلك، فإن المتطلبات الفعلية تعتمد على عملية الإنتاج الخاصة بالعميل.
ج، الصناعات الغذائية والصيدلانية
لا تتطلب معظم الصناعات الغذائية نسبًا عالية من النيتروجين، حيث تكفي نقاوة تتراوح بين 99.5% و99.9% لتلبية هذه المتطلبات. وتضطر بعض الصناعات الغذائية إلى اختيار نقاوة 99.99% نظرًا لمتطلبات عملياتها. أما صناعة الأدوية، فتتطلب عادةً نقاوة نيتروجين تبلغ 99.99%، وتشترط أن يكون مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ.
صناعة الإلكترونيات
بشكل عام، تكون متطلبات النيتروجين عالية نسبياً، وعادة ما تكون هناك حاجة إلى نقاء النيتروجين بنسبة 99.99٪ أو أعلى.
مقارنة بين مختلف مولد النيتروجينs
أ، مولد النيتروجين لفصل الهواء المبرد
إنتاج النيتروجين بتقنية فصل الهواء المبرد هو أسلوب تقليدي لإنتاج النيتروجين يعود تاريخه إلى عقود. يعتمد هذا الأسلوب على الهواء كمادة خام، حيث يُضغط ويُنقى، ثم يُستخدم التبادل الحراري لتسييله وتحويله إلى هواء سائل. يتكون الهواء السائل أساسًا من خليط من الأكسجين السائل والنيتروجين السائل. تُستغل اختلاف درجات غليان الأكسجين والنيتروجين السائلين (عند ضغط جوي واحد، تبلغ درجة غليان الأكسجين -183 درجة مئوية، بينما تبلغ درجة غليان النيتروجين -196 درجة مئوية) لفصلهما من خلال تقطير الهواء السائل للحصول على النيتروجين. تتسم معدات إنتاج النيتروجين بتقنية فصل الهواء المبرد بالتعقيد، وتشغل مساحة كبيرة، وتتطلب تكاليف بنية تحتية عالية، واستثمارًا أوليًا كبيرًا في المعدات، بالإضافة إلى ارتفاع تكاليف التشغيل، وبطء إنتاج الغاز (من 12 إلى 24 ساعة)، ومتطلبات تركيب معقدة، ودورة تشغيل طويلة. وبالنظر إلى عوامل المعدات والتركيب والبنية التحتية، فإن حجم الاستثمار في معدات امتزاز الضغط المتأرجح (PSA) ذات المواصفات نفسها والتي تقل سعتها عن 3500 متر مكعب قياسي/ساعة يقل بنسبة تتراوح بين 20% و50% عن حجم الاستثمار في معدات فصل الهواء المبرد. معدات إنتاج النيتروجين بفصل الهواء المبرد مناسبة لإنتاج النيتروجين الصناعي على نطاق واسع، في حين أن إنتاج النيتروجين على نطاق متوسط وصغير ليس اقتصاديًا.
ب، مولد النيتروجين بتقنية امتزاز تأرجح الضغط PSA
تُعرف الطريقة التي تستخدم الهواء كمادة خام، ومنخل جزيئي كربوني كمادة ماصة، وتطبق مبدأ امتزاز تأرجح الضغط، وتستخدم الامتزاز الانتقائي للأكسجين والنيتروجين بواسطة المنخل الجزيئي الكربوني لفصل النيتروجين والأكسجين، بشكل عام باسم إنتاج النيتروجين بتقنية امتزاز الضغط المتأرجحتُعدّ هذه الطريقة تقنية جديدة لإنتاج النيتروجين، وقد شهدت تطوراً سريعاً في سبعينيات القرن الماضي. وبالمقارنة مع طرق إنتاج النيتروجين التقليدية، تتميز هذه الطريقة ببساطة عملية الإنتاج، ومستوى عالٍ من الأتمتة، وسرعة إنتاج الغاز (خلال 15-30 دقيقة)، وانخفاض استهلاك الطاقة، وإمكانية تعديل نقاء المنتج ضمن نطاق واسع وفقاً لاحتياجات المستخدم، وسهولة التشغيل والصيانة، وانخفاض تكلفة التشغيل، وقابلية عالية للتكيف مع مختلف الأجهزة، وغيرها. ولذلك، فهي تتمتع بقدرة تنافسية عالية في مجال معدات إنتاج النيتروجين التي تقل طاقتها الإنتاجية عن 1000 متر مكعب قياسي في الساعة، وتحظى بإقبال متزايد من مستخدمي النيتروجين من الشركات المتوسطة والصغيرة. نيتروجين PSA أصبح الإنتاج أسلوباً مناسباً لمستخدمي النيتروجين المتوسطين والصغار.
ج، مولد النيتروجين لفصل الأغشية
باستخدام الهواء كمادة خام، وتحت ظروف ضغط محددة، يتم فصل الأكسجين والنيتروجين باستخدام معدلات نفاذية مختلفة للغازات ذات الخصائص المتباينة، مثل الأكسجين والنيتروجين، في الغشاء. بالمقارنة مع معدات إنتاج النيتروجين الأخرى، يتميز هذا الجهاز ببساطة تركيبه، وصغر حجمه، وعدم حاجته إلى صمام تحويل، وقلة صيانته، وسرعة إنتاجه للغاز (خلال 3 دقائق أو أقل)، وسهولة توسيع طاقته الإنتاجية. وهو مناسب بشكل خاص لمستخدمي النيتروجين المتوسطين والصغار الذين لا تتجاوز نقاوة النيتروجين لديهم 98%، ويتميز بأفضل نسبة بين الأداء والسعر. أما عندما تتجاوز نقاوة النيتروجين 98%، فإن سعره يزيد بنسبة تزيد عن 15% عن سعر مولدات النيتروجين بتقنية امتزاز الضغط المتأرجح (PSA) ذات المواصفات نفسها.
العوامل المؤثرة على تكلفة مولدات النيتروجين
1. تكلفة شراء النظام بأكمله لمرة واحدة. يوجد حاليًا العديد من العلامات التجارية في السوق، وتتناسب الجودة طرديًا مع السعر.
2. استقرار تشغيل المعدات والعمر التشغيلي المقدر.
3. تكاليف التشغيل والصيانة السنوية.
4. تكاليف المياه والكهرباء اليومية.
