Dušik: Kaj je dušik in kje se uporablja
21 april, 2022
Dušik je povsod okoli nas. Je največja sestavina zraka, ki ga dihamo, vendar ga ne uporabljamo. V tem članku si bomo ogledali nekaj stvari, za katere ga lahko uporabimo.
Izbira prave oskrbe z dušikom za vaše podjetje
Za oskrbo z dušikom podjetja običajno izberejo dostavo industrijskih plinskih jeklenk. Vendar obstajajo učinkovitejše alternative, predvsem pridobivanje na kraju samem z generatorjem z adsorpcijo pri spremenljivem tlaku ali membranskim generatorjem.
Kupovanje dušika pri tretjem dobavitelju
Dušik v jeklenkah
Prva omenjena možnost je nakup jeklenk z dušikom pri tretjem proizvodnem obratu. Ta postopek je zelo preprost. Naročite želeno količino dušika za svojo aplikacijo, dobavitelj pa vam jo dostavi v velikih težkih jeklenkah.
N2O2, proizveden v obratu za kriogensko proizvodnjo dušika, je pretvorjen v plin in shranjen v jeklenke pod zelo visokim pritiskom (300 bar). Posledično je veliko dušikovega plina shranjenega v razmeroma majhni jeklenki. Vendar pa so jeklenke precej velike, da prenesejo visok pritisk, kar poveča težo.
Po uporabi se te jeklenke postavijo na stojalo, kjer so shranjene za prevzem – kar zahteva dodatno shranjevanje.
Prednosti:
● Preprosta rešitev za obrate z nizko porabo dušika.
● Zagotavlja takoj dostopen dušik za največje pretoke.
● Preprosta montaža.
Slabosti:
● Zaradi velikosti in teže jeklenk transport ni okolju prijazen.
● Delovni tlak mora biti večji od tlaka v jeklenki. V nasprotnem primeru pride do potrate dušika.
● Relativno visoka cena zaradi stroškov proizvodnje in transporta.
● Potreben je poseben preklopni sistem stojala za jeklenke, da se preprečijo motnje v delovnem procesu.
● Pomisleki glede varnosti (ravnanje s težkim jeklom, visok tlak).
● Ustvari odvisnost od dobaviteljev dušika.
● Ni primeren za visoko porabo plina.
Oskrba s tekočim dušikom v razsutem stanju
Druga možnost, ki vključuje tretjo osebo, je namestitev rezervoarja za shranjevanje tekočega dušika, ki ga redno polni plinsko podjetje. Te rezervoarje je mogoče najeti pri dobavitelju ali jih kupiti. Poleg tega je za uporabo plinastega dušika potreben uparjalnik.
Uparjalnik pretvori tekoči dušik v dušikov plin. Tako kot za dušik v jeklenkah tudi oskrba s tekočim dušikom zahteva transport. Vendar se v tem primeru dostavi s toplotno izolirano cisterno. Tekoči dušik se nato iz cisterne prečrpa v izolirani skladiščni rezervoar.
Možno je naročiti tudi tekoči dušik v manjših posodah za okoliščine nizke porabe. Tem majhni rezervoarjem pravimo dewarjeve posode. Tudi tekoči dušik, tako kot dušik v jeklenkah, proizvaja obrat za kriogensko proizvodnjo dušika.
Prednosti:
● Zagotavlja takoj dostopen dušik za največje pretoke.
● Na splošno je stroškovno učinkovitejši od dušika v jeklenkah.
● Prilagoditve zmogljivosti so preproste za prilagajanje spreminjajočim se zahtevam po dušiku.
Slabosti:
● Izolacija rezervoarja ni popolna. Tekoči plin se lahko segreje in izhlapi, kar imenujemo izgube zaradi uparjanja.*
● Dolgoročne pogodbe s plinskimi podjetji so pogoste (običajno 5–7 let).
● Potrebne so dodatne namestitve, vključno s posebnim temeljem in uparjalnikom.
● Ni okolju prijazno.
● Pomisleki glede varnosti (tekoči dušik ima temperaturo -196 °C, pri delu s tekočim dušikom obstaja nevarnost ozeblin).
● Uparjalnik lahko zamrzne, ko je vaša poraba dušika višja od nominalne ali ko je zunaj hladno.
* Izgube zaradi uparjanja predstavljajo izgube. Kadar koli porabite manj dušika, kot je kapaciteta rezervoarja, se tlak dvigne, kar povzroči izgube zaradi uparjanja. Če je poraba plina ničelna, znaša ta izguba kar 1 odstotek preostale prostornine rezervoarja na dan. Da bi preprečili te izgube, je treba rezervoar redno polniti (običajno enkrat na teden).
Kriogenska proizvodnja na kraju samem
Z dobavo tekočega dušika je povezana kriogenska proizvodnja na kraju samem. Ko je vaša poraba izredno visoka, lahko plinsko podjetje namesti majhen kriogenski generator dušika. To je ista vrsta generatorja, ki se uporablja za proizvodnjo dušika, ki se prevaža v jeklenkah in cisternah. Več o kriogenskih generatorjih dušika si lahko preberete v povezanem članku.
Generiranje lastne oskrbe z dušikom
V nasprotju s prejšnjimi metodami nakupa in dobave dušika lastno generiranje dušika ne vključuje kriogenskega procesa. Posledično membranski generatorji dušika in generatorji dušika z adsorpcijo pri spremenljivem tlaku (PSA) ne potrebujejo ekstremnih temperatur. Tovrstne naprave ločujejo zrak na komponente na druge načine.
Čeprav sta tehnologija adsorpcije pri spremenljivem tlaku in membranska tehnologija zelo različni, obe za delovanje potrebujeta tok komprimiranega zraka. Poleg tega, ker ti dve vrsti generatorjev ne uporabljata kriogenskega procesa, končna sestava plina ni enaka.
Kriogenski dušik ima fiksno in visoko stopnjo čistosti. Čistost dušika generatorjev na trgu je nastavljiva glede na vaše želje. Omeniti velja, da doseganje enake stopnje čistosti kot pri kriogensko generiranem dušiku z generatorji na adsorpcijo pri spremenljivem tlaku in membranskimi generatorji ni učinkovito.
Pri teh napravah večja stopnja čistosti zahteva več elektrike, kar ima za posledico višje obratovalne stroške. Ob tem je treba omeniti, da ravni čistosti, ki jih dosegajo generatorji na adsorpcijo pri spremenljivem tlaku in membranski generatorji, zadostujejo za večino aplikacij. Uporabniki lahko znižajo svoje stroške na enoto dušika s proizvodnjo ustrezne čistosti za svojo aplikacijo namesto najvišje ravni čistosti. Več o čistosti dušika si lahko preberete tukaj.
Prednosti:
● Običajno je generiranje lastnega dušika najbolj stroškovno učinkovito.
● Čistost je mogoče ustrezno nastaviti. Stroški energije so odvisni od želene ravni.
● Brez odvisnosti od dobaviteljev plina.
● Stabilna cena plina.
● Varna izbira.
● Brez izgub.
● Najbolj okolju prijazna izbira.
Slabosti:
● Za najvišje pretoke so potrebni posebni ukrepi (npr. vmesni rezervoar, visokotlačni vmesni rezervoar, vmesni rezervoar za tekoči plin).
● Manj prilagodljiv spreminjajočim se zahtevam po dušiku kot dostava tekočega plina ali plina v jeklenkah.
● Zahteva dodatno vzdrževanje.
Podrobnejši pregled generatorjev PSA in membranskih generatorjev/b>
Pressure Swing Adsorption Generators
![PSA generator schematic]()
Pressure Swing Adsorption Generators
Learn more about generating nitrogen using PSA technology.
Learn more about generating nitrogen using PSA technology.
Learn more about generating nitrogen using PSA technology.
Membrane Generators
![]()
Membrane Generators
Learn more about generating nitrogen using membrane generators.
Learn more about generating nitrogen using membrane generators.
Learn more about generating nitrogen using membrane generators.
Related articles