تُعدّ ضواغط الهواء المعدات الأساسية في محطات إنتاج النيتروجين والأكسجين، حيث توفر مصدرًا مستقرًا ونظيفًا للهواء المضغوط لنظام فصل الغازات.
الأكسجين والنيتروجين
تُعدّ ضواغط الهواء المعدّات الأساسية في محطات إنتاج النيتروجين والأكسجين، إذ توفر مصدرًا مستقرًا ونظيفًا للهواء المضغوط لنظام فصل الغازات. ويؤثر أداء هذه الضواغط بشكل مباشر على كفاءة إنتاج النيتروجين والأكسجين ونقاء الغاز. وتتمثل التطبيقات الخاصة فيما يلي:
I. محطة إنتاج النيتروجين: دعم فصل وتنقية النيتروجين
توفير غاز التغذية: تقوم ضواغط الهواء بضغط الهواء الجوي إلى 0.7-1.0 ميجا باسكال، والذي يُستخدم كمادة خام لإنتاج النيتروجين بواسطة تقنية امتزاز التذبذب بالضغط (PSA) أو الفصل الكريوجيني. في عملية إنتاج النيتروجين باستخدام تقنية PSA، يدخل الهواء المضغوط إلى برج امتزاز، حيث يمر عبر منخل جزيئي كربوني، فيمتص الشوائب مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، ليُنتج نيتروجين بدرجة نقاوة تتراوح بين 95% و99.999%. إن ثبات تدفق الهواء الصادر من الضاغط (تذبذب الضغط ≤ ±0.02 ميجا باسكال) يقلل الحاجة إلى إعادة تجديد البرج بشكل متكرر، ويطيل عمر المنخل الجزيئي لأكثر من 30%.
قابل للتكيف مع متطلبات الأحجام المختلفة: تُجهَّز محطات إنتاج النيتروجين الصغيرة (5-50 م³/ساعة) بضواغط لولبية لتطبيقات مثل المختبرات وحفظ الأغذية. أما محطات إنتاج النيتروجين الصناعية الكبيرة (500-5000 م³/ساعة)، فتستخدم ضواغط طاردة مركزياً توفر مصدر غاز عالي التدفق عبر ضغط متعدد المراحل، وهي مناسبة للإنتاج المستمر في الصناعات الكيميائية والمعادنية.
ثانياً: محطة إنتاج الأكسجين: ضمان إنتاج فعّال للأكسجين
نظام فصل القيادة: في إنتاج الأكسجين بالتقنية التحليلية المغناطيسية، يقوم ضاغط الهواء بضغط الهواء إلى 0.5-0.8 ميجا باسكال ويُزوّده إلى برج امتزاز مليء بمناخل جزيئية من الزيوليت. تمتلك المناخل الجزيئية قدرةً تفضيليةً على امتصاص النيتروجين، مما ينتج أكسجينًا بدرجة نقاوة تتراوح بين 90% و95%. أما في إنتاج الأكسجين بالتبريد العميق، فيتم تبريد الهواء المضغوط وتحويله إلى سائل، ثم يتم فصله إلى أكسجين عالي النقاء (أعلى من 99.5%) بواسطة التقطير. يتطلب ضاغط الهواء مصدر غاز مستقر ذي ضغط عالٍ (0.6-1.2 ميجا باسكال) لضمان استمرارية عمليتي التسييل والتقطير.
التوافق مع المعايير الطبية والصناعية: تحتاج محطات إنتاج الأكسجين الطبي إلى نقاء عالٍ جدًا لمصدر الهواء. يجب أن تكون ضواغط الهواء مزودة بمرشحات متعددة المراحل (إزالة الزيوت، وإزالة الغبار، والتعقيم) ومعدات تجفيف لضمان أن يكون محتوى الزيت في الهواء المضغوط ≤0.01 جزء في المليون ودرجة نقطة الندى ≤-40 درجة مئوية، مما يمنع تلوث الأكسجين الذي قد يؤثر على السلامة الطبية. أما إنتاج الأكسجين الصناعي (مثل في صناعة الفولاذ)، فيُعطى الأولوية للكفاءة العالية في معدل تدفق ضواغط الهواء. يمكن لضاغط هواء طاردي واحد أن ينتج آلاف الأمتار المكعبة من الأكسجين في الساعة.
الوظيفة الأساسية والتوافقية
الاستقرار هو المفتاح: تُحدِّد استقرار ضغط ومعدل تدفق مخرج الضاغط بشكل مباشر نقاء الغاز. على سبيل المثال، في إنتاج النيتروجين بواسطة تقنية PSA، قد يؤدي تذبذب الضغط الذي يتجاوز 0.05 ميجاباسكال إلى انخفاض في نقاء النيتروجين بنسبة تتراوح بين 2% و5%. لذلك، فإن خزان تخزين الغاز ونظام التحكم في الضغط أمران أساسيان.
توفير الطاقة والقدرة على التكيف: يمكن لضواغط الهواء ذات التردد المتغير ضبط إنتاجها بناءً على حمل إنتاج النيتروجين/الأكسجين، مما يوفر من 15% إلى 25% من الطاقة مقارنةً بالطرز ذات التردد الثابت. علاوةً على ذلك، بالنسبة لمحطات الأكسجين في المناطق المرتفعة، يجب أن تكون ضواغط الهواء قابلة للتكيف مع ظروف الارتفاعات العالية، بما يضمن قدرتها على تحقيق سعتها المقننة من تدفق الهواء حتى في بيئات الضغط المنخفض.
باختصار، توفر ضواغط الهواء «مصدر الطاقة» لمحطات إنتاج النيتروجين والأكسجين. إن إمداد الهواء المضغوط بكفاءة واستقرار هو أمر بالغ الأهمية لتحقيق فصل غازي منخفض التكلفة وعالي النقاء.























