お客様のビジネスに最適な窒素供給の選択

窒素を調達する際には、産業用ガスボトルの供給を選択することが一般的です。ただし、PSAまたはメンブレン発生装置を使用した現場生産など、より効率的な代替品があります。この記事では、さまざまな選択肢について、それぞれの利点を強調しながら解説します。

従来の供給方法：信頼性がありますか？

今日の産業環境では、安全で一貫した窒素供給が不可欠です。グローバル物流が困難な状況にあるため、わずかな配送の中断でさえも生産を停止させる可能性があります。同時に、窒素価格は上昇しており、食品包装、金属加工、化学、電子機器などの分野で需要が増加し続けています。

ガスの純度と職場の安全性に関する規制もますます厳しくなっています。現在、多くのメーカーはジャストインタイム生産方式で運営されており、ガス供給の遅延や不一致が製品の品質、安全性、納期に直接影響を及ぼす可能性があります。

そのため、窒素供給の可用性と信頼性を確保するのは利便性だけではありません。これは、業務を円滑に進め、コストを管理し、生産量を一貫させるための重要な要素です。

ガス供給を脅かすものは何ですか？

最も組織化された業務でさえ、ガス供給が外部供給源に依存している場合、リスクに直面します。最も一般的な脅威は次のとおりです。

物流の遅延：道路閉鎖、天候条件、輸送の問題は、配送スケジュールを容易に中断させる可能性があります。
ボトル在庫不足 : ボトルベースの供給はサプライヤーの在庫状況によって異なります。突然の不足や納品の見逃しは、生産を危険にさらす可能性があります。
バルク供給のスケジューリング：液体窒素供給の調整には正確なタイミングが必要です。遅延やコミュニケーションミスは、ダウンタイムや緊急オーダーにつながる可能性があります。
貯蔵ロス：現場に貯蔵された液体窒素は、時間の経過とともに徐々に蒸発します。これらの損失は、使用可能な有効量を減らし、より頻繁な補充を必要とすることがよくあります。
取り扱いと輸送による安全リスク：高圧シリンダーや低温タンクの移動と保管には、物理的なリスクと規制上の責任が伴い、業務が複雑になる可能性があります。

外部サプライヤーの供給方法：どの程度信頼できるか？

タンク詰窒素

最初に言及された選択肢は、オフサイトの生産施設から窒素ボトルを購入することです。このプロセスは非常にシンプルです。お客様の用途に合わせて窒素をご注文いただき、サプライヤーから大型の重量のあるボトルでお届けいたします。

N₂O₂ は、低温窒素プラントで生成され、ガスに変換され、非常に高い圧力（300 bar）でボトルに入れられます。その結果、比較的小さなボトルに多くの窒素ガスが貯蔵されます。しかし、高圧に耐えるために、容器はかなり大きく、重量が増加します。

使用後、これらのボトルはラックに置かれ、回収まで保管されるため、追加の保管スペースが必要になります。

お客様にとっての利点：

⸰ 窒素消費量の少ない施設向けの簡単なソリューションです

⸰ ピークフロー用にすぐに利用できる窒素を供給可能です

⸰ 設置が容易です

お客様にとっての不利な点：

ボトルのサイズと重量のため、輸送は環境に優しくありません。
動作圧力はボトル圧力より大きくなければなりません。そうでない場合は、窒素が無駄になります。
生産コストと出荷コストのため、比較的高い価格になります。
ワークフローの中断を避けるために、特別なボトルラック切り替えシステムが必要です。
安全上の懸念（重い鋼材の取り扱い、高圧）があります。
窒素供給業者への依存度が高まります。
高いガス消費量には適していません。

液体バルク窒素供給

第三者を関与させる 2 つ目のオプションは、ガス会社が定期的に充填する液体窒素貯蔵タンクを設置することです。これらのタンクはサプライヤーからレンタルまたは購入できます。さらに、気体窒素の使用にはエバポレータが必要です。

エバポレータは液体窒素を窒素ガスに変換します。ボトル入り窒素と同様に、液体窒素の供給には輸送が必要です。ただし、この場合、断熱タンクトラックで輸送されます。液体窒素はトラックから断熱貯蔵タンクに送られます。

また、低消費の状況では、より小さな缶で液体窒素を注文することもできます。これらの小型タンクはデュワーと呼ばれています。また、タンク詰の窒素と同様に、液体窒素は、極低温窒素工場で製造されます。

お客様にとっての利点：

⸰ ピークフロー用にすぐに利用できる窒素を供給可能です

⸰ 通常、ボトル入り窒素よりも費用対効果が高いです。

⸰ 窒素需要の変化に合わせて容量を簡単に調整できます。

お客様にとっての不利な点：

タンクの断熱材は完璧ではありません。液体ガスは加熱されて蒸発し、これは「貯蔵損失」と呼ばれます。*
ガス会社との長期契約は一般的です（通常は 5-7年）。
貯蔵タンクの以外に、特別な基礎とエバポレーターを含む追加設備が必要です。
環境に優しくありません。
安全上の懸念（液体窒素は -196 °C、液体窒素を取り扱う際は凍傷の危険）があります。
窒素消費量が公称値を上回る場合、または外気温度が低い場合、エバポレータが凍結することがあります。

*貯蔵損失は無駄です。タンクの容量よりも少ない窒素を使用すると、圧力が上昇して貯蔵損失が発生します。ガスがまったく消費されていない場合、この無駄は1日あたりタンクの残量の1%程度になります。これらの損失を抑えるためには、定期的にタンクを充填する必要があります（通常は週に1回）。

オンサイトでの窒素発生

信頼性の高い継続的な窒素供給のためには、現場での生成が最も信頼性の高いオプションと広く考えられています。圧力スイング吸着 (PSA) やメンブレン発生装置などの技術は、お客様のニーズに合わせて効率的で中断のない窒素生成を提供します。

窒素用メンブレン発生装置または PSA 発生装置

従来の窒素の購入および受領方法とは異なり、独自の窒素生成には低温プロセスが含まれません。その結果、メンブレン式または圧力スイング吸着 (PSA) 窒素発生装置のいずれも極端な温度を必要としません。これらのタイプの装置は、他の方法で空気を分離します。

PSA とメンブレンは 2 つの非常に異なる技術ですが、どちらも圧縮空気を必要とします。また、これらの 2 つの発生装置は深冷分離法を使用しないため、得られるガス組成は同じではありません。

深冷式による窒素は、高いレベルの純度を有します。市販の発生装置の窒素純度は、お客様の好みに合わせて調整できます。PSA およびメンブレン式窒素発生装置では、深冷式による生成窒素と同じ高純度レベルを達成できないことに注意してください。

これらの機械では、純度が高いほどより多くの電力が必要となり、運用コストが増加します。ただし、ほとんどの用途では PSA とメンブレン式発生装置の純度レベルで十分です。最高の純度ではなく、用途に適した純度の窒素を生成することで、窒素単位あたりのコストを削減できます。窒素純度に関する詳細はこちらをご覧ください。

オンサイト窒素生成の利点：

⸰ 一貫性と制御 : オンサイトでの生成により、特定の用途に合わせて一貫した純度レベルを維持できます。

⸰ 供給の独立性：外部サプライヤーへの依存度を低減し、潜在的な遅延や供給の不一致を最小限に抑えます。

⸰ 運用効率 : 必要な量のガスのみを生成し、総運用コストの削減に役立ちます

⸰ 柔軟性：メンブレン式発生装置による純度 95-99.5% から PSA 式発生装置による純度 99.9995% まで対応可能なソリューションです。

お客様にとっての不利な点：

ピークフロー時に特別な措置（バッファタンク、高圧バッファタンク、液体ガスバッファなど）が必要となります。
液体またはボトル入り供給よりも、窒素需要の変化に適応しにくい。
追加のメンテナンスが必要です。

信頼性の高い窒素供給方法の比較

	メンブレン式窒素発生装置	PSA 式窒素発生装置
達成可能な純度	99.9%まで	99.999%まで
効率	高い	より高い
性能 VS. 温度	高温で性能が高い*	高温で性能が低い
装置のサイズ	小さい	中程度
スタートアップ速度	数秒	数分
水（蒸気）に対する感度	液状水は不可	乾燥した空気
オイルに対する敏感性	不可（< 0,01mg/m³）	不可（< 0,01mg/m³）
騒音レベル	極めて低い	ブローオフピークのある媒体