窒素または酸素の純度がコストにどのように影響するかを示します
窒素(N2)や酸素(O2)などのガスの純度がコストに与える影響を調べる前に、まず一般的な誤解を解消することが重要です。それは、ガス純度とガスの品質が同じであることです。同じではありません。ガス純度は、その濃度のみを意味します。たとえば、純度95%の窒素には、残留する5%の酸素が含まれます。ガス品質とは、汚染物質がさらに存在することを意味します。この記事では、ガスの純度(および品質)に関するすべてを読むことができます。
産業用ガスは、窒素か酸素かにかかわらず、主に2つの方法で入手できます。企業は、購入するか、コンプレッサとガス発生装置を使用して独自に製造することができます。購入ガスは常に非常に高純度です。しかしガスを自ら生成すると、純度は自由に選ぶことができます。
購入ガスのコスト
窒素または酸素を購入する企業の場合、ガスのコストは次の3つの主な要因によって決まります。
- 投資コスト:液体ガスとシリンダの両方で、物流への投資が必要です。たとえば、ガスボンベは、保管および設置のための安全なスペースが必要です。また、地域の火災安全規制に準拠している必要があります。一方、液体バルク保管には、コンクリート製の基礎とフェンスが必要です。
- ガス単位あたりの価格:当然、お客様は購入するガスの支払をしなければなりません。
- 運用コスト:その他の運用コストには、シリンダまたはバルクタンクのレンタル料、配送料、および環境税が含まれる場合があります。
上記のリストには、ガスの純度は記載されていません。その理由は、窒素と酸素の極低温生成は、純度の柔軟性を確保する余地がほとんどないからです。購入ガスは用途で必要かどうかに関係なく、常に非常に高純度です。つまり、ユーザーの大部分は、用途で必要ない純度レベルを取得(および過剰支出)しているということです。少なくとも、それらにはニーズに純度を合わせることによってガスの費用を下げる選択肢がありません。
オンサイト窒素および酸素発生のコスト
ほとんどのオンサイトガス発生装置は、以下に要約されている2つの技術のいずれかを使用しますが、PSAおよび膜技術に関するこれらの記事で詳細に説明されています。
- 圧力スイング吸着による空気分離:分子ふるいのベッドを通して圧縮空気を供給することで、最大99.999%の窒素純度と最大95%の酸素純度を得ることができます。
- 膜技術による空気分離:半透過性膜を介して圧縮空気を供給することにより、95%~99.5%の窒素純度を生成できます。
99.9%と99.999%の純度の間に大きなステップがあるとは思えませんが、コストの違いは非常に大きくなります。その方程式を分解してみましょう…
オンサイト発生装置のコストは、次の2つの要因で構成されています:
- 投資コスト:お客様は、ガス発生装置と、発生装置に供給する空気を供給するためのコンプレッサを購入する必要があります。圧縮空気の設置には、必要な空気処理機器と保管タンクを含める必要があります。
- 運用コスト:これらのコストは、コンプレッサを稼働するために必要な電気代と、設備全体の維持費で構成されます
ガスの純度を用途の仕様と一致させることで、自社のガスをオンサイトで生成する企業は、次の2つの方法で収益を向上させることができます:
- 小型の発生装置とコンプレッサを購入することで、投資コストを削減できます。
- その結果、小型のコンプレッサを使用するとエネルギー消費が少なくなり、二酸化炭素排出量も削減するため、運用コストも削減します。
純度がガスコストに与える影響:比較
2つの窒素用途を見て、純度が独自のガス生成コストにどのように影響するかを説明しましょう。この例で、ウエーブはんだ付けとコーヒー包装に50 Nm³/hの窒素フローが必要です。だし、ウエーブはんだ付けには純度99.999%が必要で、コーヒーパッケージはさらに中程度の99.9%が必要です。
一般的な値で計算すると、両方の導入で7年間にかかるコストは次のようになります。
- 純度99.999%のはんだ付け:30投資+ 50電力+ 20メンテナンス= 100
- 純度99.9%のコーヒー包装:18投資+ 30電力+ 15メンテナンス= 63
ほぼ40%のガス発生コストの違いです!これは、最大純度を求めるのではなく、コーヒー包装の窒素純度を実際に必要とするもの(主要な食品標準要件をはるかに上回るレベル)に合わせることで完全に達成されます。
まず、純度を過剰に指定しないと、企業は小型の発生装置と小型のエアコンプレッサを使用してニーズを満たすことができるため、投資コストに大きな影響を与えます。また、この小型のシステムでは、メンテナンスコストを抑制します。また、1単位のガスを生成するために必要な圧縮空気が少なくて済むため、エネルギーコストが削減できます。
正しく理解することが大切です
ガス純度の問題は、ほとんどの場合、お客様にも影響します。専門的な窒素および酸素用途の大部分では、非常に高純度(つまり、購入ガスによって提供される純度のタイプ)のガスは不要であるため、企業は大幅なコスト削減を実現できます。ガス純度をユーザーのニーズに合わせることが最適で最も効率的なソリューションであるためです。