عندما تحتاج إلى إمدادات غازات صناعية، مثل النيتروجين والأكسجين من أجل عملك، فإن الحل الأول الذي ربما يتبادر إلى الذهن هو تسلّمها في اسطوانات. ومع ذلك هناك الكثير من الخيارات التي ربما تكون أكثر فعالية لأخذها في الحسبان. سنتحدث في هذه المقالة عن الحصول على النيتروجين في اسطوانات أيضًا في شكل سائل ومن خلال إنتاجه بنفسك بواسطة مولد النيتروجين 

الخيار الأول هو شراء زجاجات/اسطوانات النيتروجين من أحد منتجي النيتروجين. حيث تطلب كمية النيتروجين اللازمة لاستعمالك، وسيسلمها لك المورّد في زجاجات كبيرة وثقيلة. 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). ويعني ذلك أنه يمكن تخزين كمية كبيرة من غاز النيتروجين في زجاجة صغيرة نسبيًا. ومع ذلك يجب أن تكون جدران العبوة الحاوية سميكة للغاية من أجل تحمل الضغط العالي. توضع هذه الزجاجات في رف ويتم توصيلها إلى وجهتها في شاحنات. بعد الاستخدام، يتم جمع الزجاجات الفارغة بواسطة شركة الغاز.

أما الخيار الثاني فهو تركيب خزان تخزين النيتروجين السائل في موقعك، ثم تقوم شركة الغاز بملئه بصفة دورية. يمكن استئجار هذه الخزانات (من شركة الغاز المذكورة) أو شراؤها وتحتاج إلى مبخّر لكي تتمكن من استخدام النيتروجين بداخلها. يقوم المبخّر بتحويل النيتروجين السائل إلى نيتروجين قابل للاستخدام في الحالة الغازية يتم توصيله إلى شركتك بشاحنات تمامًا مثل النيتروجين المعبأ في زجاجات. ولكن في هذه الحالة، يتم نقل النيتروجين في شاحنة بخزان كبيرة معزولة حراريًا. وبعد ذلك يتم ضخ النيتروجين السائل من الشاحنة في صهريج التخزين المعزول لديك. ومن الممكن أيضًا طلب النيتروجين السائل في عبوات صغيرة لحالات الاستهلاك الأصغر، ويُطلق على هذه الصهاريج الصغيرة اسم dewar. وكما هو الحال كذلك في النيتروجين المعبأ في زجاجات، يتم إنتاج النيتروجين السائل في مصنع نيتروجين مبرّد.

عندما يكون استهلاكك للنيتروجين مرتفعًا للغاية، يمكن لشركة الغاز أن تقوم بتركيب مصنع نيتروجين مبرّد (صغير) في موقع الإنتاج. وهذا مطابق لنوع مولد النيتروجين المُستخدَم في إنتاج النيتروجين الذي يتم نقله في زجاجات وشاحنات بخزانات. 

أن يكون لديك إمدادك الخاص بك من النيتروجين  الموثوق به - يعتبر ذلك أمرا ضروريا  للصناعات التي تستخدمه بانتظام. يوفر التوليد/الأنتاج  الذاتي للغازات مزايا كبيرة بالمقارنة بطلب اسطوانات الغاز عند الحاجة. 

خلافًا لطرق الحصول على النيتروجين السابقة، لا ينطوي إنتاج النيتروجين الخاص بك على عملية التبريد. لا توجد درجات حرارة قصوى في مولدات النيتروجين الغشائية أو التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA). ويجب أن تقوم هذه المولدات بتفكيك الهواء إلى مكوناته بطريقة مختلفة. فالمولدات الغشائية والمولدات التي تعمل بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) هما تقنيتان مختلفتان للغاية، إلا أنهما بحاجة إلى تيار هواء مضغوط لكي تعملا. ونظرًا إلى أن هاتين التقنيتين تختلفان بدرجة كبيرة عن التبريد، سيكون تركيب الغاز الناتج مختلفًا. غاز النيتروجين البارد له مستوى نقاء ثابت وعالٍ للغاية. يمكن تعديل نقاء نيتروجين المولدات المتاحة تجاريًا لتطابق ما تفضله، ولكن الحصول على مستوى النقاء نفسه للنيتروجين المولّد بالتبريد غير فعّال لأقصى درجة. في هذه الماكينات، تتطلب مستويات النقاء الأعلى معدلاً أكبر من الطاقة، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل. ورغم ذلك، تكون مستويات نقاء النيتروجين المبرّد أكبر مما يلزم. يمكنك قراءة المزيد عن نقاء النيتروجين هنا.

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.

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).

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.

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.