در کاربردهای گاز صنعتی، نیتروژن به عنوان گاز محافظ، گاز پاکسازی یا انتقال دهنده عمل می کند. انتخاب روش عرضه مستقیماً بر هزینه های عملیاتی خط تولید و مدل های مدیریتی تأثیر می گذارد. امروزه شرکتها معمولاً با دو مسیر تأمین نیتروژن بالغ مواجه هستند: تولید نیتروژن در سایت PSA (جذب نوسان فشار) یا خرید نیتروژن مایع از تأمینکنندگان خارجی. هر رویکرد کاربردهای مناسب خود را دارد، اما وقتی از منظر هزینه چرخه عمر کامل و نقطه نظر انعطاف پذیری عملیاتی مورد بررسی قرار گیرد، تفاوت های اقتصادی بسیار عمیق تر از مقایسه ساده قیمت تجهیزات یا هزینه های هر{4} واحد گاز است.
تفاوت های اساسی در مدل های عرضه
درک اقتصاد با شناخت تمایزات تجاری و فیزیکی بین این دو مدل آغاز می شود. خرید نیتروژن مایع از منطق "خرید کالا" پیروی میکند-شرکتها برای محصول نهایی که از طریق مایعسازی، ذخیرهسازی، حمل و نقل و تبخیر گذشته است، هزینه میپردازند. مصرف انرژی قابل توجه در هنگام مایع سازی، تلفات روزانه ناشی از جوش-از مخازن برودتی، و هزینه های لجستیک در فواصل طولانی، همگی به عنوان هزینه های اضافی پنهان در قیمت ذکر شده در هر تن گنجانده شده اند. در مقابل، تولید نیتروژن PSA از منطق "تبدیل انرژی" پیروی می کند-مصرف اولیه آن برقی است که کمپرسور هوا را به حرکت در می آورد. این سیستم نیتروژن را از هوای محیط جدا می کند، بنابراین هزینه اصلی به جای خود نیتروژن، انرژی الکتریکی است. از نقطه نظر ترمودینامیکی، انرژی لازم برای جداسازی و سپس مایع سازی نیتروژن بسیار بیشتر از انرژی مورد نیاز صرفاً برای جداسازی به خلوص گاز است. این شکاف در بهره وری مصرف انرژی، خط جداکننده اساسی بین منحنی های هزینه بلند مدت این دو رویکرد را تشکیل می دهد.
ارزیابی پویا منحنیهای هزینههای بلندمدت-
برای شرکتهایی که تقاضای پایدار و مستمر دارند، مزیت اقتصادی تولید نیتروژن PSA در طول سالها کار به طور فزایندهای آشکار میشود. در حالی که تولید در سایت نیاز به سرمایه گذاری اولیه در تجهیزات، نصب و سیستم های کمکی مانند کمپرسورهای هوا و خشک کن دارد، این هزینه های ثابت را می توان به عنوان استهلاک دارایی مستهلک شده در طول عمر معمول 15- ساله سیستم به علاوه عمر طراحی تلقی کرد. با این حال، تهیه نیتروژن مایع هیچ هزینه سرمایه اولیه عمده ای را به همراه ندارد، اما هزینه های عملیاتی را ارائه می دهد که به شدت با قیمت های نوسان بازار مرتبط هستند و یک مسیر صعودی سفت و سخت را نشان می دهند-هزینه های تولید برای تامین کنندگان، هزینه های سوخت برای تدارکات، هزینه های اجاره مخزن، و هزینه های خدمات اداری، همگی انتظارات تورمی را به همراه دارند. مهمتر از آن، حتی بهترین مخازن برودتی عایقشده نیز نمیتوانند تلفات روزانه جوش- بین مخزن ذخیره و محل استفاده را از بین ببرند. این ضایعات نامرئی به طور قابل توجهی هزینه واقعی هر واحد را در دورههای تقاضای کم افزایش میدهد. هنگامی که استهلاک، تعمیر و نگهداری، مصرف انرژی و کل هزینههای تهیه نیتروژن مایع در یک جدول زمانی ترسیم میشوند، هزینه کل تجمعی یک سیستم PSA معمولاً تا سال دوم یا سوم بهرهبرداری کمتر از هزینه تهیه نیتروژن مایع میشود.
ملاحظات ریسک تامین و ثبات عملیاتی
اقتصاد فراتر از مقایسه صفحات گسترده است-که شامل ارزش تضمین تولید می شود. تامین نیتروژن مایع به شدت به شبکههای لجستیک خارجی و نرخهای عملیاتی کارخانه بالادست بستگی دارد. آب و هوای شدید، اختلالات ترافیکی، یا تعطیلی تعمیر و نگهداری در تاسیسات جداسازی هوا، همگی می توانند باعث وقفه در عرضه شوند و تلفات ناشی از تولید اغلب بسیار بیشتر از هزینه های گاز است. هنگامی که یک مولد نیتروژن PSA راه اندازی و تثبیت می شود، به منبع گازی مستقل در سایت تبدیل می شود که از نوسانات زنجیره تامین خارجی عایق شده است و قابلیت اطمینان آن تنها به در دسترس بودن نیرو و تعمیر و نگهداری معمول بستگی دارد. این استقلال عرضه، کنترل بیشتری را بر برنامهریزی تولید فراهم میکند، که بهویژه برای فرآیندهای پیوسته مانند عملیات کورههای شیشهای، پوشش راکتورهای شیمیایی، یا عملیات حرارتی فلز ارزشمند است- که در آن این اطمینان به خودی خود یک مزیت اقتصادی غیرقابل اندازهگیری را نشان میدهد. علاوه بر این، سیستمهای PSA مدرن دارای سطوح بالایی از قابلیتهای اتوماسیون و نظارت از راه دور هستند که فقط به آموزش اولیه اپراتور و حداقل مداخله دستی نیاز دارند.
الزامات خلوص و انعطاف پذیری کاربرد
تقاضای خلوص متغیر مهم دیگری است که بر قضاوت اقتصادی تأثیر می گذارد. نیتروژن مایع می تواند سطوح خلوص بسیار بالایی را ارائه دهد (99.999٪ و بالاتر)، اما ساختار هزینه آن زمانی که یک کاربر فقط به خلوص 99٪ نیاز دارد، کاهش نمی یابد-شرکت ها عملاً مجبور به پرداخت برای حاشیه خلوص فراتر از الزامات فرآیند هستند. ژنراتورهای نیتروژن PSA مزیت خلوص قابل تنظیم را ارائه می دهند. کاربران می توانند مقادیر خلوص هدف را بر اساس نیازهای واقعی فرآیند تنظیم کنند و سیستم به طور خودکار مصرف هوا و مصرف انرژی را بر این اساس تنظیم می کند. هنگامی که تحمل اکسیژن در نقطه استفاده کمتر است، کاهش تنظیمات خلوص می تواند به طور قابل توجهی تقاضای هوای فشرده را کاهش دهد و به طور مستقیم هزینه های برق را کاهش دهد. این قابلیت «تولید برحسب تقاضا» به سیستمهای PSA امکان میدهد دقیقاً هزینه را با کیفیت مطابقت دهند و از اتلاف سرمایه از بیش از حد-مشخصات جلوگیری کنند.
یک چارچوب عملی برای تصمیم گیری-
قبل از رسیدن به انتخاب نهایی، شرکتها باید یک مدل ارزیابی جامع ایجاد کنند که شامل بودجهبندی سرمایه، نمایههای بار تقاضا، محدودیتهای سایت و برنامههای توسعه میانمدت{{1} تا- میشود. تهیه نیتروژن مایع برای برنامههایی با حجم بسیار کم، استفاده متناوب یا مکانهایی که فضای کافی برای نصب تجهیزات اصلی ندارند، مناسب است. با این حال، تولید PSA با آستانههای مصرف سالانه بالاتر، خطوط تولید مداوم و عملیاتی که در آن ثبات عرضه در اولویت است، هماهنگی بیشتری دارد. شایان ذکر است که مقایسههای اقتصادی نباید صرفاً بر قیمتهای فعلی بازار نیتروژن مایع متکی باشد{6} پیشبینیهای روند قیمت انرژی و برنامههای توسعه ظرفیت داخلی طی سه تا پنج سال آینده نیز باید این تجزیه و تحلیل را نشان دهد. برخی از شرکتها یک رویکرد ترکیبی را اتخاذ کردهاند: نصب یک ژنراتور PSA به عنوان منبع اولیه در حالی که مخزن نیتروژن مایع را برای اهداف پشتیبان یا حداکثر{8}}ریش نگه میدارد. اگرچه این استراتژی مستلزم هزینه اولیه تا حدودی بالاتر است، اما کارایی اقتصادی را با افزونگی ایمنی متعادل میکند و در بین تولیدکنندگان متوسط{10}}تا{11}}بزرگ طرفدار پیدا میکند.
هیچ گزینه برتر جهانی وجود ندارد-تنها گزینه ای که به بهترین وجه با شرایط عملیاتی یک تأسیسات مطابقت دارد. ارزیابی اولیه دقیق و شبیهسازی هزینههای مرحلهای، تصویر دقیقتری از اقتصاد واقعی نسبت به مقایسه قیمتهای واحد نقلشده به تنهایی ارائه میدهد. تصمیم نهایی باید بر الزامات واقعی تولید متمرکز باشد و سرمایه گذاری سرمایه را به عنوان وسیله ای برای افزایش کارایی عملیاتی درازمدت تلقی کند تا هزینه یک بار-.
