Nitrogen, dianggap sebagai "fungsi utilitas terbesar kelima" dalam produksi industri

Nitrogen, yang dianggap sebagai "kegunaan terbesar kelima" dalam produksi industri, sama pentingnya dengan air, listrik, gas alam, dan udara bertekanan, dan banyak digunakan dalam berbagai skenario industri. Saat ini, ada dua cara utama untuk memperoleh nitrogen: pertama dengan mengandalkan pemasok pihak ketiga (seperti gas silinder, nitrogen cair, dan pemisahan udara kriogenik di lokasi), dan cara lainnya adalah dengan menghasilkan nitrogen sendiri di lokasi. Dengan meningkatnya tuntutan untuk pengurangan biaya dan efisiensi di industri,generasi nitrogen di tempattelah menjadi tren pasar utama.Atlas Copco, memanfaatkan keahliannya dalam peralatan gas, dapat memberikan solusi pembuatan nitrogen di lokasi yang disesuaikan berdasarkan persyaratan kemurnian dan laju aliran spesifik perusahaan, membantu perusahaan mengendalikan biaya sekaligus memaksimalkan kualitas nitrogen. Artikel ini akan memandu Anda melalui tren pengembangan, keunggulan inti, prinsip teknis, dan aplikasi industri pembangkitan nitrogen di lokasi, sehingga memberikan referensi untuk pemilihan solusi pasokan nitrogen Anda.

Model tradisional yang mengandalkan pemasok nitrogen pihak ketiga (seperti penyimpanan tabung gas dan tangki penyimpanan nitrogen cair) memiliki banyak kelemahan: logistik dan transportasi memiliki beban lingkungan yang berat, karyawan perlu meluangkan waktu untuk mengelola rantai pasokan, gas mudah terbuang, terdapat risiko keselamatan, dan total biaya jangka panjang yang tinggi.

Pembuatan nitrogen di lokasi dapat mengatasi masalah ini dengan sempurna, dan keunggulan utamanya dapat diringkas dalam 6 poin:

1. Biaya lebih rendah: Biaya produksi unit nitrogen hanya sebagian kecil dari biaya produksi pemasok pihak ketiga, sehingga menghasilkan manfaat jangka panjang yang signifikan;
2. Biaya dapat dikendalikan: tidak perlu menandatangani kontrak pasokan pihak ketiga yang berjangka panjang dan rumit, serta biayanya stabil dan dapat diprediksi;
3. Nol limbah: Produksi nitrogen berbanding lurus dengan penggunaan, dan tidak akan ada gas yang menganggur atau terbuang.
4. Mengurangi biaya manajemen: Menghilangkan proses seperti transportasi nitrogen, pemrosesan pesanan, dan rekonsiliasi pembayaran, sehingga mengurangi jumlah upaya manajemen yang diperlukan;
5. Lebih aman: Tidak perlu menyimpan tabung gas bertekanan tinggi atau nitrogen cair dalam jumlah besar di lokasi, sehingga mengurangi bahaya keselamatan di lingkungan kerja;
6. Dampak lingkungan yang rendah: Mengurangi emisi karbon selama transportasi dan menghilangkan kebutuhan akan wadah penyimpanan yang boros sumber daya.

Bagi perusahaan dengan kebutuhan nitrogen harian yang stabil, pembangkitan nitrogen di lokasi tidak diragukan lagi merupakan pilihan yang lebih baik, karena dapat meningkatkan efisiensi operasional dari berbagai dimensi seperti rantai pasokan, biaya, dan keselamatan.

Pembuatan nitrogen di lokasi terutama bergantung pada dua teknologi inti: teknologi pemisahan membran danteknologi adsorpsi ayunan tekanan (PSA).. Keduanya memiliki prinsip dan skenario penerapan yang berbeda, serta dapat dipilih secara fleksibel sesuai dengan kebutuhan perusahaan.

Komponen inti generasi nitrogen pemisahan membran adalah "modul membran" (berdiameter sekitar 10 cm), yang diisi dengan sejumlah besar serat polimer berongga. Proses pembentukan nitrogen dapat diringkas sebagai "pemisahan permeasi".

• Setelah udara bertekanan kering dan bersih memasuki modul membran, berbagai komponen di udara akan melewati dinding serat polimer dengan kecepatan berbeda karena perbedaan sifat molekul (proses ini disebut "osmosis").
• Molekul air (H₂O) menembus paling cepat dan pertama melewati dinding serat dan dikeluarkan; molekul oksigen (O₂) menembus paling cepat kedua dan dikeluarkan kemudian.
• Molekul nitrogen (N₂) memiliki laju permeasi paling lambat dan tidak dapat melewati dinding serat. Mereka akhirnya tetap berada di dalam serat dan mengalir keluar dari ujung lain membran, menjadi gas nitrogen yang dapat digunakan.
• Untuk mencegah gas yang tidak dapat ditembus menimbulkan tekanan berlebih dan menyumbat serat di dalam cangkang membran, cangkang membran dilengkapi dengan "ventilasi permeasi" untuk segera membuang "gas limbah" seperti air dan oksigen.

• Udara masuk harus bersih dan kering: Jika udara bertekanan mengandung air cair atau kotoran, maka akan menyumbat serat diafragma dan memperpendek masa pakainya. Oleh karena itu, pemisah air (seperti pengering berpendingin) perlu dipasang di bagian hulu generator nitrogen. Beberapa model sudah memiliki filter dan pengering internal, sehingga tidak diperlukan pemasangan tambahan.
• Uap air dalam jumlah kecil diperbolehkan: Serat membran dapat mentolerir uap air dalam jumlah tertentu, sehingga tidak perlu terlalu banyak mengatur kelembapan udara masuk, tetapi air cair harus benar-benar dihindari agar tidak masuk.

Produksi nitrogen PSA didasarkan pada siklus "regenerasi adsorpsi". Komponen inti adalah dua bejana tekan (menara A dan menara B) yang berisi "saringan molekul karbon." Produksi nitrogen berkelanjutan dicapai dengan mengalihkan status pengoperasian kedua menara.

• Tahap adsorpsi: Udara bertekanan yang kering dan bersih memasuki menara A, dan saringan molekuler karbon akan secara istimewa menyerap kotoran seperti oksigen (O₂), karbon dioksida (CO₂), dan uap air (molekul oksigen lebih kecil dan dapat masuk ke pori-pori saringan molekul, sedangkan molekul nitrogen lebih besar dan tidak dapat masuk); nitrogen yang tidak teradsorpsi dibuang dari menara A dan dapat digunakan atau disimpan secara langsung.
• Tahap regenerasi: Ketika menara A jenuh dengan adsorpsi, sistem beralih ke menara B (menara B memasuki tahap adsorpsi dan terus menerus menghasilkan nitrogen); pada saat yang sama, sejumlah kecil nitrogen yang dikeluarkan dari menara A akan mengalir kembali ke menara A, mengurangi tekanan di dalam menara A. Setelah tekanan turun, saringan molekul karbon akan melepaskan oksigen yang sebelumnya teradsorpsi, yang akan terbawa oleh nitrogen terbalik dan dibuang.
• Kedua menara bergantian antara adsorpsi dan regenerasi untuk mencapai produksi nitrogen yang berkelanjutan dan stabil selama 24 jam. Generator nitrogen seri Atlas Copco NGP+ menggunakan teknologi PSA dan merupakan perangkat "plug-and-play" yang mudah dioperasikan dan sangat andal.

• Udara masuk memerlukan pengolahan menyeluruh: Udara bertekanan harus dikeringkan, dihilangkan minyaknya, dan dihilangkan debunya—jika mengandung minyak atau uap air, maka akan mencemari saringan molekul karbon, sehingga menyebabkan penurunan kapasitas adsorpsi. Oleh karena itu, pengering, filter oli, dan filter karbon harus dipasang di antara kompresor dan generator nitrogen.
• Tambahkan perlindungan kesalahan: Disarankan untuk memasang sensor tekanan, suhu, dan titik embun tekanan di generator nitrogen. Jika udara masuk tidak memenuhi persyaratan, alarm dapat disetel tepat waktu untuk menghindari kontaminasi sistem PSA.

Gas nitrogen karena sifatnya yang inert (reaktivitas rendah) dan tidak berwarna serta tidak berbau, cocok untuk berbagai kebutuhan industri. Berikut ini adalah skenario aplikasi utamanya:

• Fungsi inti: Menggantikan oksigen dalam kemasan, mencegah makanan teroksidasi dan rusak, serta menjaga rasa dan aroma produk; pada saat yang sama, untuk memperpanjang umur simpan makanan kemasan (seperti keripik kentang, makanan yang dipanggang, dan minuman dalam kemasan).

• Fungsi inti: Dalam proses produksi dan pengemasan obat, nitrogen kering menciptakan "lingkungan inert" untuk mencegah oksigen menyebabkan reaksi kimia yang tidak diperlukan dalam obat dan untuk menjamin kualitas obat; pada saat yang sama, hal ini membantu perusahaan farmasi mengurangi biaya pengadaan gas dan memenuhi standar kepatuhan industri.

• Fungsi inti: Komponen elektronik memiliki persyaratan yang sangat tinggi untuk lingkungan produksi. Nitrogen dapat digunakan dalam pengelasan, perakitan, penyimpanan, dan proses lainnya: mencegah oksidasi komponen selama pengelasan, menciptakan lingkungan yang bersih dan terkendali selama perakitan, menghindari kerusakan akibat kelembapan selama penyimpanan, dan pada akhirnya mengurangi tingkat kerusakan.

• Fungsi inti: Dalam teknik analisis sepertiLC-MS(kromatografi cair-spektrometri massa), nitrogen digunakan untuk menghilangkan pelarut dari sampel untuk menghindari gangguan pelarut pada hasil pengukuran; pada saat yang sama, ini dapat membentuk lingkungan perlindungan yang netral untuk memastikan keakuratan data eksperimen.

• Fungsi inti: Meningkatkan keselamatan operasional – Menggunakan nitrogen untuk memurnikan sistem kompresor, saluran pipa, dan reaktor, serta membuang gas yang mudah terbakar dan meledak untuk mencegah kebakaran atau ledakan; itu juga dapat digunakan untuk penghilang busa di tangki penyimpanan minyak dan kontrol tekanan selama pengeboran minyak dan gas.

• Fungsi inti: Nitrogen dapat mengurangi konsentrasi oksigen di lingkungan hingga di bawah "konsentrasi oksigen terbatas(LOC)," mencegah zat mudah terbakar terbakar karena kekurangan oksigen. Ini adalah salah satu teknologi utama keselamatan kebakaran industri di seluruh dunia.

• Fungsi inti: Meliputi industri seperti manufaktur mobil, konstruksi, pemrosesan logam, dirgantara, produksi baterai, dan energi terbarukan, ini terutama digunakan dalam skenario seperti anti-oksidasi, kontrol tekanan, dan perlindungan lingkungan (seperti perlindungan inert selama perlakuan panas logam dan perlindungan kelembaban selama produksi baterai).

Jika Anda memerlukan informasi lebih lanjut tentang pemilihan solusi pembangkitan nitrogen di lokasi (seperti skenario aplikasi spesifik untuk PSA dan teknologi pemisahan membran), atau ingin mendapatkan perhitungan kebutuhan nitrogen yang distomisasi, silakan tinggalkan pesan di bagian komentar. Anda juga dapat memperoleh informasi teknis lebih lanjut melalui saluran resmi Atlas Copco.