النيتروجين: المقصود به وأماكن استخدامه
21 April, 2022
يتوافر النيتروجين في كل مكان من حولنا. وهو المكون الأكبر للهواء الذي نتنفسه لكننا لا نستخدمه. وفي هذا المقال، سنتناول بعض الأغراض المتعددة التي يمكن استخدامه فيها.
اختيار مورد النيتروجين المناسب لعملك
عند اختيار مصدر إمداد النيتروجين، من الشائع اختيار توصيل زجاجة الغاز الصناعي. ومع ذلك، هناك بدائل أكثر كفاءة، لا سيما في الإنتاج في الموقع باستخدام تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) أو مولد غشائي. يتناول هذ المقال خيارات مختلفة، وتبرز فوائد كل منها.
الحصول على النيتروجين من خلال مورّد تابع لجهة خارجية
النيتروجين المعبأ في زجاجات
الاختيار الأول المذكور هو شراء زجاجات نيتروجين من مرفق إنتاج خارج الموقع. هذه العملية بسيطة للغاية؛ حيث تطلب كمية النيتروجين اللازمة لاستعمالك، وسيسلمها إليك المورد في زجاجات كبيرة ثقيلة.
يتم تحويل غاز ثاني أكسيد النيتروجين ورمزه N2O2، الذي يتم توليده في مصنع النيتروجين المبرّد إلى غاز وتعبئته في زجاجات تحت ضغط عالٍ للغاية (300 بار). ونتيجةً لذلك، يتم تخزين الكثير من غاز النيتروجين في زجاجات صغيرة نسبيًا. ومع ذلك، يجب أن تكون جدران الحاوية سميكة للغاية من أجل تحمل الضغط العالي، الأمر الذي يضيف وزنًا.
بعد الاستخدام، يتم وضع هذه الزجاجات في رف، حيث يتم تخزينها للجمع - الأمر الذي يتطلب مساحة تخزين إضافية.
المزايا:
● حل سهل للمرافق ذات معدل الاستهلاك المنخفض من النيتروجين.
● يوفر نيتروجينًا متاحًا بسهولة استعدادًا للتدفقات القصوى.
● تركيب يتسم بالبساطة.
العيوب:
● عملية النقل ضارة بالبيئة نظرًا إلى حجم الزجاجات ووزنها.
● يجب أن يكون الضغط التشغيلي أكبر من ضغط الزجاجة، وإلا سيتم هدر النيتروجين.
● السعر مرتفع نسبيًا بسبب تكاليف الإنتاج والشحن.
● يتطلب نظام تبديل أرفف زجاجات خاصًا لتجنب انقطاع سير العمل.
● توجد مخاوف تتعلق بالسلامة (مناولة الفولاذ الثقيل، الضغط العالي).
● يؤدي إلى الاتكالية على موردي النيتروجين.
● غير مناسب لمعدل استهلاك الغاز المرتفع.
إمداد النيتروجين السائل غير المعبّأ
أما الخيار الثاني الذي يتضمن إشراك جهة خارجية فهو تركيب صهريج تخزين النيتروجين السائل الذي تملؤه شركة الغاز بشكل دوري. يمكن استئجار هذه الصهاريج من المورّد أو شراؤها. بالإضافة إلى ذلك، يلزم وجود مبخّر لاستخدام النيتروجين الغازي.
يحوّل المبخّر النيتروجين السائل إلى غاز النيتروجين. وكما هو الحال مع النيتروجين المعبأ في زجاجات، فإن النقل مطلوب لتوفير النيتروجين السائل. ولكن، في هذه الحالة، يتم نقله في شاحنة بصهريج معزول حراريًا. وبعد ذلك يتم ضخ النيتروجين السائل من الشاحنة إلى صهريج التخزين المعزول حراريًا.
من الممكن أيضًا طلب النيتروجين السائل في عبوات صغيرة لحالات الاستهلاك الأصغر، ويُطلق على هذه الصهاريج الصغيرة اسم ديوار. وكما هو الحال كذلك في النيتروجين المعبأ في زجاجات، يتم إنتاج النيتروجين السائل في مصنع نيتروجين مبرّد.
المزايا:
● يوفر نيتروجينًا متاحًا بسهولة استعدادًا للتدفقات القصوى.
● بشكل عام، أكثر فعالية من حيث التكلفة من النيتروجين المعبأ في زجاجات.
● سهولة عمليات تعديل السعة لتوافق احتياجات النيتروجين المتغيرة.
العيوب:
● عزل الصهريج غير مثالي. من الممكن أن يسخن الغاز السائل ويتبخر، في العملية المعروفة باسم مفقودات الغليان.*
● تشكل العقود طويلة الأجل المبرمة مع شركات الغاز ممارسة شائعة (تتراوح عادةً ما بين 5-7 سنوات).
● يتطلب إعدادًا إضافيًا بما في ذلك قاعدة أرضية خاصة ومبخّر.
● ضار بالبيئة.
● مخاوف تتعلق بالسلامة (تبلغ درجة حرارة النيتروجين السائل -196 درجة مئوية، وهناك احتمال للإصابة بقضمة الصقيع عند التعامل مع نيتروجين سائل).
● يمكن أن يتجمد المبخّر عندما تكون كمية استهلاكك للنيتروجين أعلى من القيمة الاسمية أو عندما يكون الطقس باردًا في الخارج.
*تمثّل مفقودات الغليان قيمةً ضائعة. وكلما استخدمت كمية نيتروجين أقل من سعة الصهريج، ارتفع الضغط وأدى إلى مفقودات الغليان. إذا لم يتم استهلاك أي غاز على الإطلاق، فإن هذه النفايات تصل إلى 1% من الحجم المتبقي في الصهريج، في اليوم الواحد. للتصدي لهذه الخسائر، تلزم تعبئة الصهريج بشكل منتظم (بمعدل مرة واحدة كل أسبوع عادةً).
إنتاج التبريد في الموقع
في ما يتعلق بتسليم النيتروجين السائل، يجري إنتاج التبريد في الموقع. عندما يكون استهلاكك مرتفعًا للغاية، يمكن لشركة الغاز أن تركّب مصنع نيتروجين مبرّد صغيرًا. وهذا مطابق لنوع المولد المستخدَم في إنتاج النيتروجين الذي يتم نقله في زجاجات وشاحنات بصهاريج. يمكنك معرفة المزيد عن مولدات النيتروجين المبرّدة من خلال رابط المقال.
إنتاج إمدادات النيتروجين التي تحتاج إليها
خلافًا لطرق شراء النيتروجين والحصول عليه السابقة، لا ينطوي إنتاج النيتروجين الذي تحتاج إليه على عملية التبريد. ونتيجةً لذلك، لا تتطلب كل من مولدات النيتروجين الغشائية أو التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) درجات حرارة قصوى. وتعمل هذه الأنواع من المعدات على فصل الهواء عن مكوناتها من خلال وسائل أخرى.
على الرغم من أن المولدات الغشائية والمولدات التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) هما تقنيتان مختلفتان للغاية، فإنهما بحاجة إلى تيار هواء مضغوط لكي تعملا أيضًا، بما أن هذه المولدات لا تستخدم التبريد، فإن تركيب الغاز الناتج يكون مختلفًا.
النيتروجين المبرّد له مستوى نقاء ثابت وعالٍ للغاية. يمكن تعديل نقاء نيتروجين المولدات المتاحة تجاريًا لتطابق ما تفضله. تجدر الإشارة إلى أن تحقيق مستوى النقاء نفسه للنيتروجين المولّد بالتبريد غير فعّال مع المولدات التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) والمولدات الغشائية.
في هذه الماكينات، تتطلب مستويات النقاء الأعلى معدلاً أكبر من الطاقة، ما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل. ورغم ذلك، فإن مستويات نقاء المولدات التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) والمولدات الغشائية تكون فعّالة في معظم التطبيقات. ويمكن للمستخدمين خفض التكلفة لكل وحدة من النيتروجين من خلال توفير مستوى النقاء المناسب لتطبيقاتهم بدلاً من المستويات الأعلى. يمكنك قراءة المزيد حول نقاء النيتروجين هنا.
المزايا:
● عادةً، يكون توليد النيتروجين الخاص بك هو الأكثر فعالية من حيث التكلفة.
● يمكن تعيين مستوى النقاء وفق ذلك. تعتمد تكاليف الطاقة على المستوى الذي تحتاجه.
● عدم الاتكالية على موردي الغاز.
● سعر ثابت للغاز.
● خيار آمن.
● لا يوجد أي إهدار.
● الخيار الأكثر صداقة للبيئة.
العيوب:
● يجب اتخاذ إجراءات خاصة استعدادًا للتدفقات القصوى (على سبيل المثال، صهريج تخزين احتياطي، وصهريج تخزين احتياطي بضغط عالٍ، وصهريج تخزين احتياطي للغاز السائل).
● أقل قدرة على التكيف مع متطلبات النيتروجين المتغيرة من المستلَم في صورة سائلة أو المعبأ في زجاجات.
● يتطلب صيانة إضافية.
ألقِ نظرة عن كثب على المولدات التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) والمولدات الغشائية
المولدات التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح
![الرسم التخطيطي للمولّد الذي يعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح]()
المولدات التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح
تعرّف على المزيد عن توليد النيتروجين باستخدام تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح.
تعرّف على المزيد عن توليد النيتروجين باستخدام تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح.
تعرّف على المزيد عن توليد النيتروجين باستخدام تقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح.
المولدات الغشائية
![]()
المولدات الغشائية
تعرّف على المزيد عن توليد النيتروجين باستخدام المولدات الغشائية.
تعرّف على المزيد عن توليد النيتروجين باستخدام المولدات الغشائية.
تعرّف على المزيد عن توليد النيتروجين باستخدام المولدات الغشائية.
المقالات ذات الصلة