الف مولد نیتروژن سیستمی است که گاز نیتروژن را از هوای اطراف استخراج می کند و یک منبع مداوم و در محل را بدون نیاز به سیلندرهای گاز تحویلی یا مخازن نیتروژن مایع ارائه می دهد. برای عملیات صنعتی و آزمایشگاهی که به تامین نیتروژن قابل اعتماد بستگی دارد، تولید نیتروژن در محل است. معمولا 40 تا 70 درصد ارزان تر است در دراز مدت در مقایسه با روش های تحویل سیلندر یا فله سنتی. چه در حال راه اندازی یک خط بسته بندی مواد غذایی، یک دستگاه برش لیزری یا یک آزمایشگاه دارویی هستید، یک ژنراتور نیتروژن وابستگی زنجیره تامین را از بین می برد و به شما کنترل خلوص، فشار و حجم را می دهد.
هوای اطراف ما تقریباً است 78 درصد نیتروژن 21 درصد اکسیژن و باقیمانده آرگون، دی اکسید کربن و گازهای کمیاب است. ژنراتورهای نیتروژن از این ترکیب برای جداسازی انتخابی نیتروژن از سایر اجزاء استفاده می کنند. دو فناوری جداسازی اولیه در ژنراتورهای تجاری و صنعتی استفاده می شود.
سیستم های PSA از یک بستر از مواد غربال مولکولی کربن (CMS) استفاده می کنند. هنگامی که هوای فشرده تحت فشار از CMS عبور می کند، در حالی که نیتروژن از آن عبور می کند، اکسیژن و سایر مولکول ها به داخل مواد الک جذب می شوند. دو برج به طور متناوب بین چرخه های جذب و بازسازی، جریان نیتروژن پیوسته را تولید می کنند. ژنراتورهای PSA می توانند به سطوح خلوص از 95 درصد به بالا دست یابند 99.9995 درصد ، آنها را برای سخت ترین برنامه ها مناسب می کند.
مولدهای نیتروژن غشایی هوای فشرده را از میان هزاران الیاف پلیمری توخالی عبور می دهند. اکسیژن، بخار آب و دیاکسید کربن سریعتر از نیتروژن از دیوارههای فیبر عبور میکند که به شکل غلیظ از انتهای دیگر خارج میشود. سیستم های غشایی فشرده هستند و در مرحله جداسازی هیچ قسمت متحرکی ندارند و به همین دلیل قابل اعتماد هستند. با این حال، آنها به طور کلی به سطوح خلوص حدود محدود می شوند 95 تا 99.5 درصد که برای بسیاری از مصارف صنعتی مانند باد کردن لاستیک، پتو کردن و پاکسازی مناسب است.
انتخاب بین PSA و فناوری غشاء بستگی به خلوص مورد نیاز، حجم جریان و محیط عملیاتی شما دارد. جدول زیر تفاوت های کلیدی را خلاصه می کند.
| ویژگی | ژنراتور PSA | ژنراتور غشایی |
|---|---|---|
| حداکثر خلوص | تا 99.9995٪ | تا 99.5٪ |
| قطعات متحرک | بله (شیرآلات، سوئیچینگ) | خیر (در مرحله جدایی) |
| رد پا | بزرگتر | فشرده |
| بهترین برای | کاربردهای با خلوص و حجم بالا | تاسیسات صنعتی عمومی و از راه دور |
| تعمیر و نگهداری | تعویض دوره ای شیر و غربال | تعویض غشا هر 5 تا 10 سال یکبار |
| زمان راه اندازی | چند دقیقه | نزدیک به لحظه |
ژنراتورهای نیتروژن به طیف وسیعی از صنایع خدمت می کنند. سطح خلوص مورد نیاز به طور قابل توجهی بسته به کاربرد متفاوت است، که مستقیماً بر مناسب بودن نوع ژنراتور تأثیر می گذارد.
بسته بندی اتمسفر اصلاح شده (MAP) از نیتروژن برای جابجایی اکسیژن در داخل بسته بندی مواد غذایی استفاده می کند و از اکسید شدن و فساد آن جلوگیری می کند. یک خلوص از 99 تا 99.5 درصد به طور معمول کافی است. سیستم های غشایی یا PSA درجه پایین به طور گسترده در این بخش استفاده می شود. تولیدکنندگان اسنک، برشتهکنندههای قهوه و تولیدکنندگان شراب، همگی به شستشوی نیتروژن برای افزایش ماندگاری بدون مواد نگهدارنده متکی هستند.
نیتروژن به عنوان گاز کمکی در برش لیزری فولاد ضد زنگ و آلومینیوم استفاده می شود. از اکسیداسیون در لبه برش جلوگیری می کند و برش های تمیز و بدون اکسید ایجاد می کند که نیازی به پس پردازش ندارد. این برنامه معمولاً نیاز دارد خلوص 99.9 تا 99.999 درصد و نرخ جریان بالا، PSA را به فناوری ترجیحی تبدیل می کند. تولید در محل می تواند هزینه های گاز کمکی را تا بیش از 60 درصد در مقایسه با عرضه سیلندر در یک عملیات برش با حجم بالا کاهش دهد.
لحیم کاری موجی، لحیم کاری مجدد و ذخیره سازی قطعات، همگی از یک محیط غنی از نیتروژن بهره می برند. نیتروژن از اکسیداسیون روی اتصالات لحیم کاری و سطوح برد مدار جلوگیری می کند و کیفیت جوش را بهبود می بخشد و میزان عیب را کاهش می دهد. فابریک های الکترونیک اغلب نیاز دارند خلوص 99.999 درصد یا بالاتر و سیستم های PSA با آنالایزرهای اکسیژن اضافی در این محیط استاندارد هستند.
آزمایشگاه ها از نیتروژن برای نگهداری نمونه، کمک تبخیر و به عنوان گاز حامل در ابزارهای تحلیلی مانند کروماتوگرافی گازی استفاده می کنند. تولید دارو از پوشش نیتروژن برای محافظت از ترکیبات حساس به اکسیژن در طول پردازش و ذخیره سازی استفاده می کند. نیازهای خلوص بسته به فرآیند خاص از 99.5 تا 99.9999 درصد متغیر است و سیستمهای PSA دارای گواهی برای محیطهای آزمایشگاهی معمولاً استفاده میشوند.
لاستیکهای بادشده با نیتروژن نسبت به لاستیکهای پر از هوا فشار را ثابتتر نگه میدارند، زیرا مولکولهای نیتروژن بزرگتر هستند و کندتر از لاستیک نفوذ میکنند. این به طور گسترده در حمل و نقل هوایی، موتوراسپرت و حمل و نقل تجاری استفاده می شود. برای این برنامه، خلوص از 93 تا 95 درصد استاندارد است و ژنراتورهای غشایی را به یک انتخاب مقرون به صرفه و عملی تبدیل می کند.
دریافت مشخصات درست قبل از خرید، از کوچکتر شدن گرانقیمت یا بزرگشدن بیهوده جلوگیری میکند. عوامل زیر برای ارزیابی ضروری است.
خلوص و خروجی نیتروژن در هر دو سیستم PSA و غشاء رابطه معکوس دارند. هرچه خلوص مورد نیاز بیشتر باشد، نیتروژن کمتری از هر واحد هوای فشرده مصرفی بازیابی می شود. این به عنوان نرخ بازیابی نیتروژن اندازه گیری می شود که معمولاً به صورت درصدی از جریان هوای ورودی بیان می شود.
به عنوان مثال، یک ژنراتور PSA که نیتروژن با خلوص 99 درصد تولید می کند ممکن است در اطراف بهبود یابد 25 تا 30 درصد هوای ورودی به عنوان نیتروژن محصول در خلوص 99.9 درصد، این میزان بازیابی ممکن است به 15 تا 20 درصد کاهش یابد. در 99.999 درصد، بازیابی می تواند به زیر 10 درصد کاهش یابد. این بدان معنی است که یک سیستم با خلوص بالا برای تولید همان حجم نیتروژن به کمپرسور بسیار بزرگتر و انرژی بیشتری نیاز دارد.
تعیین خلوص دقیق و محافظه کارانه یکی از تاثیرگذارترین تصمیمات در طراحی سیستم است. اگر فرآیند شما به 99.5 درصد نیاز دارد، 99.999 درصد را صرفاً به عنوان حاشیه ایمنی مشخص نکنید. تفاوت هزینه انرژی و سرمایه می تواند در طول عمر تجهیزات قابل توجه باشد.
اقتصاد تولید نیتروژن به نفع تولید در محل برای اکثر کاربران مصرف متوسط تا زیاد است. دوره بازپرداخت برای یک مولد نیتروژن معمولاً بین این دو قرار می گیرد 12 و 36 ماهگی ، پس از آن هزینه های عملیاتی عمدتاً شامل برق و تعمیر و نگهداری دوره ای به جای خرید مداوم گاز است.
یک کارخانه تولیدی را در نظر بگیرید که روزانه 500 متر مکعب نیتروژن با خلوص 99.5 درصد مصرف می کند. در قیمت های معمولی گاز تحویلی، هزینه های عرضه سالانه بسته به مکان و شرایط قرارداد می تواند به 30000 تا 60000 برسد. یک ژنراتور PSA با اندازه مناسب برای این حجم ممکن است 15000 تا 25000 نصب داشته باشد، با هزینه های برق و نگهداری سالانه 3000 تا 6000. در طول پنج سال، صرفه جویی قابل توجهی است و ژنراتور برای سال های زیادی پس از بازپرداخت به کار خود ادامه می دهد.
مصرف کنندگان کم حجمی که کمتر از 10 متر مکعب در روز مصرف می کنند ممکن است متوجه شوند که گاز تحویلی با توجه به سرمایه گذاری مورد نیاز رقابتی باقی می ماند. انجام یک تجزیه و تحلیل دقیق مصرف و هزینه قبل از متعهد شدن به هر یک از رویکردها همیشه توصیه می شود.
الف nitrogen generator is a long-term piece of infrastructure. Following correct installation and maintenance practices protects both performance and equipment lifespan.
ژنراتورهای نیتروژن یک راه حل عملی و از نظر مالی مناسب برای هر عملیاتی با تقاضای نیتروژن ثابت هستند. هنگامی که خلوص بالای 99.5 درصد مورد نیاز است، فناوری PSA انتخاب مناسبی است ، در حالی که سیستم های غشایی سادگی و قابلیت اطمینان را برای کاربردهای صنعتی عمومی تا 99.5 درصد خلوص ارائه می دهند. تصمیم بین تولید در محل و عرضه تحویل شده تقریباً همیشه به نفع تولید برای کاربران با مصرف متوسط تا بالا هنگامی که مصرف به حجم روزانه معنیدار میرسد. تعیین خلوص صحیح، اندازه دقیق برای پیک جریان، و حفظ هوای ورودی تمیز، سه عامل مهم در بدست آوردن ارزش بلندمدت از نصب مولد نیتروژن هستند.