تتطلب بعض التطبيقات في هذه الصناعات النيتروجين بنقاء أعلى من 99.5٪ ، في حين تتطلب آخرون النيتروجين عالي الجودة بنقاء أعلى من 99.999٪ ونقطة الندى أقل من -65 درجة مئوية.يجب تحديد متطلبات نقاء النيتروجين الفعلية وفقًا لعملية الإنتاج الخاصة بالعميل وتطبيقها.
بشكل عام ، لا توجد في هذه الصناعات متطلبات صارمة جداً لتنقيط النيتروجين. يمكن استخدام النيتروجين الذي يزيد عن 98٪ في العديد من التطبيقات.تتوقف المتطلبات الفعلية على عملية الإنتاج الخاصة بالعميل.
معظم تطبيقات معالجة الأغذية لا تتطلب نقاء النيتروجين مرتفع للغاية. يمكن أن يستوفي النيتروجين بنسبة نقاء 99.5٪ ٪ 99.9٪ عموماً متطلباتها. ومع ذلك ، فإن النيتروجين الذي يحتوي على نسبة نقاء 99.5٪ ٪ 99.9٪ يمكن أن يستوفي متطلباتها.بعض تطبيقات معالجة الأغذية تتطلب 99نقاء النيتروجين بنسبة 99٪ بسبب متطلبات عملية محددة.
تتطلب الصناعة الصيدلانية عادة النيتروجين بنقاء 99.99٪ ، وعادة ما تكون مواد الفولاذ المقاوم للصدأ مطلوبة للمعدات والمكونات التي تتصل بالغاز.
صناعة الإلكترونيات عموماً لديها متطلبات عالية نسبياً للنظافة النيتروجينية وتتطلب عادةً النيتروجين بنسبة نقاء 99.99٪ أو أعلى.
فصل الهواء البارد هو طريقة إنتاج النيتروجين التقليدية التي تم استخدامها لعدة عقود. تستخدم الهواء كمادة خام. يتم ضغط الهواء أولا وتنقيته ، ثم يتم تحويل الهواء إلى غازات.ومن ثم تم تسييلها من خلال عملية تبادل الحرارة لإنتاج هواء سائل.
الهواء السائل يتكون أساسا من الأكسجين السائل والنيتروجين السائل. لأن الأكسجين والنيتروجين لديهم نقاط غلي مختلفة في الضغط الجوي،حوالي -183 درجة مئوية للأكسجين و -196 درجة مئوية للنيتروجين، يمكن فصلها من خلال تقطير جزئي للهواء السائل لإنتاج النيتروجين.
إن أنظمة توليد النيتروجين عن طريق فصل الهواء الصخري معقدة وتتطلب مساحة تثبيت كبيرة نسبياً. كما أنها تنطوي على تكاليف بنية تحتية أعلى، واستثمارات أولية كبيرة،تكاليف تشغيل مرتفعة نسبياً، ووقت تشغيل أطول، عادة حوالي 12 ٪ 24 ساعة.
كما أن متطلبات التثبيت متطلبة نسبياً، مما يؤدي إلى فترة أطول من التثبيت والتشغيل.
مع الأخذ بعين الاعتبار تكاليف المعدات والتركيب والبنية التحتية ، بالنسبة للأنظمة التي تقل عن 3500 نسم / ساعة تقريبًا ،تكلفة الاستثمار لنظام توليد النيتروجين PSA بنفس القدرة يمكن أن تكون أقل بنسبة 20٪ إلى 50٪ من نظام فصل الهواء التجميلي..
فصل الهواء الصخري أكثر ملاءمة لإنتاج النيتروجين الصناعي على نطاق واسع، في حين أنه قد يكون أقل اقتصادية لإنتاج النيتروجين على نطاق صغير ومتوسط.
إنتاج النيتروجين PSA يستخدم الهواء كمادة خام والفحم الجزيئي (CMS) كمواد امتصاص. استنادا إلى مبدأ امتصاص تذبذب الضغط،يمتص CMS الأكسجين بشكل انتقائي ويفصله عن النيتروجين.
بالمقارنة مع طرق إنتاج النيتروجين التقليدية ، يوفر توليد النيتروجين PSA العديد من المزايا ، بما في ذلك:
سير العملية البسيط
مستوى عال من الأتمتة
إنتاج النيتروجين السريع، عادة في غضون 15-30 دقيقة
استهلاك طاقة منخفض
نقاء النيتروجين القابل للتعديل وفقا لمتطلبات المستخدم
سهولة التشغيل وصيانة
تكاليف التشغيل المنخفضة نسبياً
القدرة القوية على التكيف مع تطبيقات مختلفة
وبسبب هذه المزايا، فإن مولدات النيتروجين PSA تنافسية للغاية لقدرات إنتاج النيتروجين أقل من حوالي 1،000 Nm3 / h.
فهي تحظى بشعبية متزايدة بين مستخدمي النيتروجين الصغار والمتوسطة الحجم وأصبحت حلًا مفضلًا لإنتاج النيتروجين للعديد من التطبيقات الصغيرة والمتوسطة.
إنتاج النيتروجين بواسطة الغشاء يستخدم الهواء كمادة خام. تحت ضغط تشغيل معين، مكونات غازية مختلفة، مثل الأكسجين والنيتروجين،لديهم معدلات اختراق مختلفة من خلال الغشاءهذا الاختلاف في الاختراق يسمح بفصل الأكسجين والنيتروجين.
مقارنة بتكنولوجيات توليد النيتروجين الأخرى ، توفر مولدات النيتروجين الغشاء العديد من المزايا:
هيكل أبسط
مقاسات أكثر تكثيفا
لا يوجد صمامات تبديل
احتياجات صيانة أقل
إنتاج غاز سريع جدا، عادة في غضون 3 دقائق
توسيع سهل للقدرة
مولدات النيتروجين الغشاء مناسبة بشكل خاص لمستخدمي النيتروجين الصغار والمتوسطة الحجم الذين يتطلبون نقاء النيتروجين بنسبة 98٪ أو أقل ، مما يوفر نسبة جذابة من السعر إلى الأداء.
عندما تتجاوز متطلبات نقاء النيتروجين 98٪ ، يمكن أن يكون سعر مولد النيتروجين الغشاء أعلى بأكثر من 15٪ من سعر مولد النيتروجين PSA بنفس القدرة.
تتأثر التكلفة الإجمالية لنظام توليد النيتروجين بعدة عوامل:
تكلفة الشراء الأولية لنظام توليد النيتروجين الكامل هي عامل مهم. هناك العديد من العلامات التجارية المتاحة في السوق، ونوعية المنتج عموما ترتبط ارتباطا وثيقا بالسعر.
استقرار التشغيل على المدى الطويل وعمر الخدمة المتوقع لمعدات توليد النيتروجين يؤثر بشكل مباشر على تكلفة الملكية الإجمالية.
وينبغي أيضًا مراعاة تكاليف التشغيل والصيانة والخدمة العادية عند تقييم التكلفة الإجمالية لنظام توليد النيتروجين.
تكاليف المرافق اليومية، بما في ذلك استهلاك الكهرباء والماء، هي عامل مهم آخر يؤثر على تكلفة التشغيل الإجمالية لمولد النيتروجين.
