طرح تولید اکسیژن ، آرگون و نیتروژن

جداسازی هوا (به انگلیسی: Air separation) فرآیندیست که طی آن گازهای سازنده هوا از یکدیگر جدا می‌شوند. هوای تنفسی به‌طور عمده از دو عنصر نیتروژن (۷۸٪) و اکسیژن (۲۱٪) تشکیل شده‌است. همچنین عناصری چون نئون، آرگون، زنون، کریپتون و هلیم به مقادیر اندک و ترکیباتی چون کربن دی‌اکسید، کربن مونوکسید، متان و برخی هیدروکربن‌ها، و اکسیدهای نیتروژن و گوگرد که عمدتاً نقش آلاینده هوا را دارد، به مقادیر ناچیز در هوا یافت می‌شوند. همچنین مقادیر متفاوتی از آب به صورت رطوبت در هوا موجود است.
اکسیژن و نیتروژن به عنوان مهمترین گازهاي تشکیل دهنده هوا که در حیات موجودات زنده نقش عمده اي را ایفا می کنند، شناخته می شوند. هوا متشکل از 21 %اکسیژن، 78 %نیتروژن و یک درصد مابقی گازها از جمله دي اکسید کربن، گازهاي بی اثر، اکسیدهاي نیتروژن و گوگرد و … است.

نام اکسیژن از کلمه یونانی OXY ( اسیدی-تیز) و لاتین gen ( تولید) تشکیل شده است که معنای تحت الفظی غلط تولید اسید را می دهد. این اعتقاد اشتباه برای اولین بار توسط لاوازیه مطرح شده بود. این گاز که از سال 1790 به بعد اکسیژن نامیده شد، برای نخستین بار در سال 1774 با نام Dephlogisticated کشف شد.تولید این گاز در دهه هاي اخیر در مقیاس بزرگ در دماهاي پایین به صورت تقطیر هواي مایع یا دوره هاي معمولی با استفاده از مواد جاذب انجام می شود. این مواد جاذب عمدتاً غربالهاي مولکولی هستند. در این روش با حذف نیتروژن از هوا اکسیژن و آرگون تولید می شود.

این گاز در دهه 80 میلادي تقریباً چهارمین رتبه از نظر حجم تولید در جهان را داشته است.
نام نیتروژن نیز از کلمات لاتین ( Niter یا Nitrum )به معناي شوره و ( gen )تشکیل شده است و از سال 1790 به بعد به کار برده شد. این اسم تداعی موادي را می کند که داراي ترکیب شوره هستند، مانند جوهر شوره که نام مستعار اسید نیتریک ( HNO3 )می باشد. این گاز تقریباً پنجمین رتبه را از نظر حجم تولید در دهه 80 میلادي دارا بوده است که فرآوري آن در مقیاس صنعتی به وسیله تقطیر جزئی هواي مایع مسیر می باشد. این گاز از تجزیه آمونیاك نیز به دست می آید.
آرگون نیز همانطور که از اسمش پیداست به معناي غیر فعال می باشد که از کلمه یونانی Argos گرفته شده است که به وضوح خاصیت و طبیعت خنثی این گاز را در شرایط عادي نشان می دهد. این نام براي اولین بار در سال 1894 به کار برده شد.

نيتروژن مايع
نيتروژن مايع، مايعي بي­رنگ، بدون بو، غير خورنده، غير قابل اشتعال، خنثي و به شدت سرد، با دماي جوش °C 196- است. ذخيره و حمل و نقل نيتروژن، به صورت مايع ولي استفاده از آن اغلب به صورت گاز انجام مي شود.
نيتروژن در صنايع مختلفي مانند صنايع غذايي، داروسازي، فولاد، شيشه فلوت، اشعه X و ساير كاربردها كه نياز به دماي پائين يا نياز به عدم وجود اكسيژن در فضا دارند، كاربرد دارد.

اكسيژن مايع
اكسيژن مايع، مايعي با رنگ آبي كم رنگ، كرايوژنيك و به شدت سرد، با دماي جوش °C 183- است.
اكسيژن اغلب به صورت مايع ذخيره و حمل و نقل مي شود. اكسيژن داراي كاربردهاي بيشماري در صنايع شيميايي، داروسازي، فلزي، خمير و كاغذ، آلومينيوم، مس، طلا و تصفيه فاضلاب است.

آرگون مايع
مايعي بي رنگ، بدون بو، بدون اثر خورندگي، غير قابل اشتعال و به شدت سرد با دماي جوش °C 186- است.
ذخيره سازي و حمل و نقل آرگون به صورت مايع انجام مي شود اما در زمان استفاده معمولاً در فاز گازي قرار دارد. آرگون اغلب در صنايع لامپ سازي، صنعت جوش و ساير صنايع كاربرد دارد.

مشخصات فنی محصولات

بطور کلی مشخصات فنی چنین محصولاتی براساس خواص ظاهری مانند: رنگ، بو، طعم، برخی خواص شیمی فیزیکی، علامت یا فرمول شیمیایی، عدد اتمی و در نهایت درجه خلوص مطرح می شود. خلاصه ای از موارد فوق در جدول زیر آورده شده است.

موارد کاربرد

آرگون
مصرف آرگون بیشتر در ساخت قطعات الکترونیکی، جوشکاري هاي حساس و نیز به عنوان ماده اولیه لامپ سازي و غیره می باشد.
اکسیژن
مصرف اکسیژن در صنایع جوشکاري، برشکاري، فولاد سازي، ریختـه گـري، شـیمیایی و همچنـین پزشـکی می باشد. اکسیژن عمدتاً به عنوان کالاي واسطه اي در صنایع سرماسازي، نگهداري مواد غـذایی (بـه صـورت نیتروژن مایع) و صنایع الکترونیک، عملیات حرارتی و … کاربرد دارد.
نیتروژن
نیتروژن هم در صنایع سرماسازي، نگهداري مواد غذایی (به صورت نیتروژن مایع) صنایع الکترونیک، عملیات حرارتی و شستشوي خطوط لوله و بعضی دستگاههاي شیمیایی و به طور کلی در صنایع شیمیایی به عنوان ماده اولیه بعضی محصولات با استفاده هاي جانبی کاربرد دارد.

کالاي جایگزین

آرگون کالاي واسطه اي می باشد که در ساخت قطعات الکترونیکی و جوشکاري هاي حساس و نیز به عنوان ماده اولیه صنایع لامپ سازي و غیره بکار برده می شود. با توجه به اینکه آرگون از گازهاي بی اثر به شماره می آید می توان از بعضی گازهاي بی اثر دیگر به عنوان کالاي جانشین این ماده استفاده کرد. البته باید توجه داشت که خصوصیات گازهاي بی اثر نیز می تواند در شرایط مختلف متفاوت باشد و یا هزینه هاي بالایی در بر داشته باشد.در مورد نیتروژن هم می توان گفت که کالاي جانشینی که داراي همین خصوصیات باشد وجود ندارد و باید دقیقاً مشخص شود که هدف استفاده از نیتروژن چیست تا بتوان کالاي جانشین آن را در صورت وجود، تعیین کرد. البته این مساله را نباید از نظر دور داشت که نیتروژن از نظر هزینه نسبت به گازهاي دیگر که تقریباً خواص بی اثر دارند خیلی ارزانتر و دسترسی به آن نیز راحت تر است. با توجه به خواص ویژه اکسیژن محصول جایگزینی براي آن وجود ندارد.

اهمیت استراتژیک کالا

گاز نیتروژن به عنوان ماده اولیه بعضی از صنایع نظامی کاربرد دارد. به همین دلیل در بعضی مقاطع تاریخی یک ماده استراتژیک به شمار می آمده است. همچنین از آنجا که گاز اکسیژن در صنایع پزشکی کاربرد دارد، از جمله کالاهاي استراتژیک به حساب می آید. علاوه بر آن گاز اکسیژن در صنایع ریخته گري و فولاد که از جمله صنایع مادر کشور است، مورد استفاده قرار می گیرد که این امر سبب افزایش اهمیت استراتژیک این ماده می گردد.

تکنولوژی تولید اکسیژن ، نیتروژن و آرگون

روش های مختلف تولید این محصولات شامل:

تقطیر هوای مایع
کاربرد علمی کریوژنیک با جداسازی اجزاء متشکله موجود در هوا آغاز شد. امروزه جداسازی هوا به این روش از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است و با استفاده از این روش مجتمع هایی تا حد 75 تن در ساعت به تولید اکسیژن ، نیتروژن و آرگون پرداخته اند.
هوا با فشار ورودی 700 کیلو پاسکال، ضمن تبادل حرارتی در یک خنک کن، سرد شده که بدین ترتیب دی اکسید کربن و رطوبت را از دست می دهد. سپس ضمن انبساط، دمای هوا پایین تر می رود که وارد ستون (برج) تقطیر دوگانه می شود،
که از نظر فشار با یکدیگر متفاوت می باشند که جداسازی اکسیژن، نیتروژن و همچنین تغلیظ آرگون را انجام می دهد. آرگون حاوی اکسیژن (خام) جهت حذف اکسیژن و افزایش خلوص به ستون (برج) آرگون خام هدایت می شود.

الکترولیز آب
اهمیت فرآیند الکترولیز آب عمدتاً به عنوان یکی از روش های مطرح جهت تولید هیدروژن می باشد که اکسیژن بعنوان محصول فرعی چنین واحدهایی محسوب می شود. چنانچه در آینده بحث بکارگیری هیدروژن بعنوان منبع انرژی جدید، جدی شود در آن صورت تهیه اکسیژن به این روش اهمیت خواهد یافت.

جداسازی جذبی (PSA)
اکسیژن و نیتروژن را با استفاده از فرآیند جذب در بسترهایی از غربال ملکولی می توان تهیه کرد. نمونه ای از فرآیند جذبی جهت تولید نیتروژن با بکارگیری دو بستر حاول کک (به عنوان جاذب از نوع غربال ملکولی) انجام می شود.
هوای فشرده در تماس با بستر اول، اکسیژن، بخار آب و دی اکسید کربن خود را به علت جذب مولکولی در غربال، از دست می دهد. اما نیتروژن از غربال مولکولی عبور می کند. در همان زمان در بستر دوم با حذب فشار، اکسیژن، بخار آب و دی اکسید کربن از غربال مولکولی آزاد می شود.
بطور متناوب عمل اعمال فشار و حذب فشار تکراری می شود که بر حسب خلوص نیتروژن مورد نیاز، اپتیمم شرایط تغذیه هوای فشرده و حذب فشار، انتخاب می شود. با استفاده از این روش نیتروژن با خلوص 99/9 – 95 درصد وزنی تهیه می شود.
انرژی مورد نیاز 0/6 کیلووات ساعت به ازای متر مکعب نیتروژن می باشد که نیتروژن حاصل حاوی 1000PPm اکسیژن می باشد. با این روش تهیه اکسیژن نیز با خلوص 95 – 90 درصد با محدود ظرفیت 60 – 1 تن در روز صورت می گیرد.
در این فرآیند ساده نیازی به تجهیزات تبریدی، خشک کن و گرمکن نمی باشد. هر یک از مخازن در سیکل دو مرحله ای جذب و احیا فعالیت می کند. چنانچه یک مخزن در حال فرآیند جذب باشد، دیگر مخازن مرحله احیا را طی می کنند
با اشباع شدن مخزن جذب از نظر ناخالصی ها، هوای فشرد بطور اتوماتیک به مخازن دیگر سوئیچ می شود و مخزن اولی در سیکل احیاء قرار می گیرد. ناخالصی های حاصل از احیاء به اتمسفر هدایت می شود و نهایتاً عمل احیاء در فشار محیط تکمیل می شود.

احتراق هیدروکربن با هوا
با این روش تولید نیتروژن در محدود 300 – 30 متر مکعب در ساعت امکان پذیر است. گاز طبیعی با پروپان با هوا سوزانده می شود. بعد از جداسازی محصولات حاصل از احتراق، نیتروژن خالص باقی می ماند. قبل از ورود به مشعل، نسبت هوا و گاز طبیعی مورد نیاز تنظیم می شود.
در محفظه احتراق، گاز طی یک فرآیند گرمازا و به طور کامل سوزانده می شود. گازهای حاصل از احتراق حاوی H2O, Co2, N2 و مقادیر کمی H2, Co می باشد. گازها در یک کندانسور صفحه ای خنک می شوند و از یک جدا کننده بخار، آب کندانس شده، جدا می شود.
پس از آن گازهای حاصل از یک خشک کن تبریدی که طی آن نقطه شبنم تا حدود 4 درجه سانتی گراد تقلیل می یابد، عبور داده می شود. دی اکسید کربن و بخار آب مازاد در بستر غربال ملکولی (که به طور متناوب از دو بستر استفاده می شود) جذب و حذف می شوند.
در یک بستر گازها تخلیص و در بستر دیگر عمل فعال سازی صورت می گیرد (توسط پمپ خلاء)، محصول نیتروژن حاوی 500PPm دی اکسید کربن و 1000PPm مونواکسید کربن هیدروژن با نقطه شبنم 60 درجه سانتی گراد، با فشار اندکی بالاتر از فشار اتمسفریک می باشد.
یک ژنراتور تولید نیتروژن به ظرفیت 115 متر مکعب در ساعت، حدود 0/15 متر مکعب گاز طبیعی، 0/14 کیلو وات ساعت برق و 0/05 متر مکعب آب به ازای هر مترمکعب نیتروژن مصرف می نمایند.

انتخاب روش بهینه تولید اکسیژن ، نیتروژن و آرگون
از جمع بندی روش های مختلف می توان دریافت که تولید توام هر سه گاز صرفاً از طریق تقطیر هوای مایع میسر است. این روش اصطلاحاً به کریوژنیک موسوم است. تکنولوژی کریوژنیک شاخه ای از فیزیک است که در دماهای بسیار پایین کاربرد دارد.

مزایای اقتصادی تولید محصولات مشتمل است بر :

_قابلیت در ذخیره سازی و حمل و نقل گاز به صورت مایع فشرده
_توانایی در تولید اکسیژن ، نیتروژن و آرگون ارزانتر و با خلوص بالای گازها
_ایجاد سرما (تبرید) در فرآیند کریوژنیک به صورت جذب یا استخراج حرارت در دمای پایین و بازگشت آن در دماهای بالاتر به محیط صورت می گیرد.

کد آیسیک مرتبط با طرح تولید اکسیژن ، آرگون و نیتروژن

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطح شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.

کد تعرفه گمرکی مرتبط با طرح تولید اکسیژن ، آرگون و نیتروژن

تعرفه یا به عبارت دیگری(TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا .
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک،آمار،حمل و نقل،بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.

وضعیت واحد های فعال طرح تولید اکسیژن ، آرگون و نیتروژن

در نمودار زیر تعداد و ظرفیت واحدهای فعال طرح تولید اکسیژن آرگون و نیتروژن در کشور به تفکیک استان آمده است .

وضعیت واحد های فعال طرح تولید اکسیژن آرگون و نیتروژن

در جدول زیر تعداد و ظرفیت واحدهای فعال طرح تولید اکسیژن آرگون و نیتروژن در کشور به تفکیک استان آمده است .

چک لیست شاخص های کلیدی سرمایه گذاری – طرح تولید اکسیژن، آرگون و نیتروژن

ظرفیت تولید سالیانه : 50,000 تن
مساحت زمین موردنیاز : 3,000 مترمربع
زیربنای کل : 600 مترمربع
تعداد نیروی انسانی مورد نیاز : 11 نفر
میزان سرمایه گذاری اولیه : 60 میلیارد تومان (333 هزار دلار)
میزان سرمایه گذاری ثابت : 40 میلیارد تومان (222 هزار دلار)
هزینه تجهیزات و ماشین‌آلات : 12 میلیارد تومان (67 هزار دلار)
هزینه زمین و زیرساخت : 8 میلیارد تومان (44 هزار دلار)
سرمایه در گردش : 12 میلیارد تومان (67 هزار دلار)
دوره بازگشت سرمایه : 1.7 سال
نرخ بازده داخلی (IRR) : 58 درصد
حاشیه سود تقریبی : 35 درصد
ارزش افزوده تولید : 42 درصد
بازار هدف محصول : صنایع فولاد، پتروشیمی، پزشکی، غذایی، دارویی، جوشکاری و برشکاری
هزینه انرژی و نگهداری سالانه : 5.6 میلیارد تومان (31 هزار دلار)

مذاکره فوری 3077 963 0915 📞

در صورت تمایل به تهیه طرح توجیهی یا مطالعات امکان‌سنجی اینجا کلیک نمایید و فرم درخواست را تکمیل فرمائید. کارشناسان ما در اسرع وقت با شما تماس می‌گیرند. شماره تلفن‌های 05632457004 و 05632457300 پاسخگو می‌باشند.

ثبت درخواست

رزومه شرکت مهندسین مشاور پارس رابین

ما بعنوان یک مشاور سرمایه‌گذاری می‌توانیم به همه کسب و کارهای قانونی و مشروع در مقیاس صنایع متوسط و بزرگ کمک کنیم. با این همه، در برخی از صنایع خاص ممکن است ما بهترین انتخاب نباشیم. ما خوشحال میشویم مشخصات پروژه شمارا بدانیم؛ در صورت عدم تناسب به صورت محرمانه به شما اعلام می‌کنیم.

دریافت رزومه شرکت

درصورت تمايل به اين مطلب امتياز دهيد: