كيف يؤثر نقاء النيتروجين والأكسجين في التكلفة
قبل فحص تأثير نقاء الغاز، مثل النيتروجين (N2) أو الأكسجين (O2)، على تكلفته، من المهم أولاً أن نصحح مفهومًا خاطئًا شائعًا، وهو أن نقاء الغاز وجودة الغاز يشيران إلى الشيء نفسه، ولكنهما ليسا كذلك. يشير نقاء الغاز إلى تركيزه فقط، على سبيل المثال، يحتوي النيتروجين الذي يبلغ نقاؤه نسبة 95% على نسبة 5% من الأكسجين المتبقي. تشير جودة الغاز إلى وجود ملوثات إضافية. يمكنك قراءة كل المعلومات حول نقاء الغاز (وجودته) في هذا المقال.
تتوفر طريقتان رئيسيتان للحصول على الغاز الصناعي، بصرف النظر عما إذا كان عبارة عن نيتروجين أو أكسجين: فالشركات تستطيع إما أن تشتريه أو تصنعه بنفسها باستخدام ضاغط ومولّد غاز. يتمتع الغاز الذي يتم شراؤه بنقاء عالٍ دائمًا. ولكن في حال توليد الغاز ذاتيًا، فيمكن عندئذٍ اختيار نقائه بحرّية.
تكلفة الغاز الذي يتم شراؤه
بالنسبة إلى الشركات التي تشتري النيتروجين أو الأكسجين، يتم تحديد تكلفة الغاز من خلال ثلاثة عوامل رئيسية، وهي:
- تكاليف الاستثمار: يتطلب كل من الغاز السائل والأسطوانات استثمارات في مجال اللوجستيات. على سبيل المثال، يجب أن تتوفر مساحة آمنة لتخزين أسطوانات الغاز وتركيبها، ويجب أن تمتثل أسطوانات الغاز للوائح المحلية الخاصة بالسلامة من الحرائق. وبالنسبة إلى تخزين السائل السائب من جهة أخرى، فهو يحتاج إلى قاعدة خرسانية مع سياج.
- سعر وحدة الغاز: بالطبع، يجب على المستخدمين دفع ثمن الغاز الذي يشترونه.
- تكاليف التشغيل: قد تشمل تكاليف التشغيل الأخرى تأجير الأسطوانات أو الخزانات الضخمة ورسوم التسليم والضرائب البيئية.
لاحظ أن نقاء الغاز لا يتم ذكره في القائمة أعلاه. والسبب هو أن إنتاج النيتروجين والأكسجين عن طريق التبريد يفسح المجال أمام مرونة في النقاء قليلة أو معدومة. ويتمتع الغاز الذي يتم شراؤه بنقاء عالٍ دائمًا، بغض النظر عما إذا كان التطبيق يتطلبه أم لا. ويعني ذلك أن قسمًا كبيرًا من المستخدمين يحصل (ويفرط في الإنفاق) على مستوى نقاء لا يحتاج تطبيقه إليه. وعلى أقل تقدير، إنهم لا يملكون خيار خفض تكاليف الغاز عن طريق تخصيص النقاء لتلبية احتياجاتهم.
تكلفة توليد النيتروجين والأكسجين في الموقع
يستخدم معظم مولدات الغاز في الموقع إحدى التقنيتين التاليتين اللتين يتم تلخيصهما أدناه، لكن المقالين التاليين حول الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA) والتقنية الغشائية يقومان بوصفهما بتفصيل أدق.
- فصل الهواء عن طريق الامتزاز بالضغط المتأرجح: من خلال تشغيل الهواء المضغوط عبر طبقة من المناخل الجزيئية، يمكن تحقيق نسب نقاء نيتروجين تصل إلى 99,999% ونسب نقاء أكسجين تصل إلى 95%.
- فصل الهواء عن طريق التقنية الغشائية: من خلال تشغيل الهواء المضغوط عبر أغشية نصف نفاذية، يمكن توليد درجات نقاء نيتروجين تتراوح ما بين 95 و99,5%.
وبالرغم من أن الفرق قد لا يبدو كبيرًا، مثلاً بين نسبة نقاء تبلغ 99,9% و99,999%، فإن الفرق بالنسبة إلى التكاليف كبير للغاية. فلنحلل هذه المعادلة...
يشكّل عاملان تكلفة المولدات في الموقع:
- تكاليف الاستثمار: يجب على المستخدمين شراء مولد غاز بالإضافة إلى ضاغط لإمداد المولد بالهواء. يجب أن تتضمن وحدة الهواء المضغوط معدات معالجة الهواء وخزانات التخزين اللازمة.
- تكاليف التشغيل: تتألف هذه التكاليف من الكهرباء اللازمة لتشغيل الضاغط والحفاظ على الوحدة بكاملها.
من خلال مطابقة نقاء الغاز مع مواصفات التطبيق، يمكن للشركات التي تولّد الغاز الخاص بها في الموقع أن تحسّن تكلفتها الإجمالية بطريقتين، وهما:
- يمكنها خفض تكاليف الاستثمار من خلال شراء مولد وضاغط أصغر.
- ونتيجة لذلك، فهي ستحدّ أيضًا من تكاليف التشغيل لأن استخدام ضاغط أصغر يستهلك قدرًا أقل من الطاقة، ما يؤدي أيضًا إلى خفض الانبعاثات الكربونية.
كيف يؤثر النقاء في تكلفة الغاز: مقارنة
فلنلقِ نظرة على تطبيقَي نيتروجين لتوضيح كيفية تأثير النقاء في تكلفة توليد الغاز الخاص بك. في المثال الذي نقدمه، يحتاج اللحام الموجي وتغليف البنّ إلى معدل تدفق نيتروجين يبلغ 50 م³/ساعة. ومع ذلك، يتطلب اللحام الموجي نقاء بنسبة 99,999%، فيما يستلزم تغليف البنّ نسبة أقل تبلغ 99,9%.
باستخدام قيم عامة، في ما يلي تكلفة كل من التجهيزيَن خلال فترة 7 سنوات:
- اللحام بنقاء بنسبة 99,999%: 30 للاستثمار + 50 للكهرباء + 20 للصيانة = 100
- تغليف البنّ بنقاء بنسبة 99,9%: 18 للاستثمار + 30 للكهرباء + 15 للصيانة = 63
يبلغ الفرق في تكاليف توليد الغاز نسبة 40% تقريبًا! ويتم تحقيق هذا الفرق بكامله عن طريق المطابقة بين نقاء النيتروجين لتغليف البنّ وما تحتاج إليه هذه العملية في الواقع (أي مستوى أعلى بكثير من المتطلبات المعيارية الرئيسية في مجال الأغذية)، بدلاً من اختيار أعلى مستوى نقاء.
الاستثمار
الصيانة
الكهرباء
أولاً، إن عدم دقة مواصفات النقاء يؤثر بشكل كبير على تكاليف الاستثمار، حيث يمكن للشركات تلبية احتياجاتها بواسطة مولد وضاغط هواء أصغر. ويأتي هذا النظام الأصغر بدوره مع تكاليف صيانة أقل. كما يحتاج إلى كمية أقل من الهواء المضغوط لإنتاج وحدة واحدة من الغاز، ما يعني انخفاض تكاليف الطاقة.
من المجدي تحديد الدرجة المناسبة
من المرجح أن مسألة نقاء الغاز تؤثر فيك أنت أيضًا. لا تتطلب الغالبية العظمى من التطبيقات المهنية للنيتروجين والأكسجين غازًا بنقاء فائق (على سبيل المثال، درجة النقاء التي يوفّرها الغاز الذي يتم شراؤه)، ما يساعد الشركات في تحقيق مدخرات كبيرة في هذا المجال. إن الحل الأمثل والأكثر كفاءة يكمن دائمًا في تخصيص نقاء الغاز لتلبية احتياجاتك.
