سائنس اور ٹکنالوجی کی ترقی اور معیشت کی ترقی کے ساتھ، نائٹروجن کے استعمال کا دائرہ دن بہ دن پھیل رہا ہے، اور بہت سے صنعتی شعبوں اور روزمرہ کی زندگی میں داخل ہو چکا ہے۔
نائٹروجن پروڈکشن مینوفیکچررز - چین نائٹروجن پروڈکشن فیکٹری اور سپلائرز (xinfatools.com)
نائٹروجن ہوا کا بنیادی جزو ہے، جو ہوا کا تقریباً 78 فیصد حصہ ہے۔ عنصری نائٹروجن N2 عام حالات میں ایک بے رنگ اور بو کے بغیر گیس ہے۔ معیاری حالت کے تحت گیس کی کثافت 1.25 g/L ہے۔ پگھلنے کا نقطہ -210 ℃ اور ابلتا نقطہ -196 ℃ ہے۔ مائع نائٹروجن ایک کم درجہ حرارت ریفریجرینٹ (-196℃) ہے۔
آج ہم اندرون اور بیرون ملک نائٹروجن پیدا کرنے کے کئی اہم طریقے متعارف کرائیں گے۔
صنعتی پیمانے پر نائٹروجن کی پیداوار کے تین عمومی طریقے ہیں: کرائیوجینک ایئر علیحدگی نائٹروجن کی پیداوار، پریشر سوئنگ ادسورپشن نائٹروجن کی پیداوار، اور جھلی الگ کرنے والی نائٹروجن کی پیداوار۔
سب سے پہلے: کریوجینک ایئر علیحدگی نائٹروجن کی پیداوار کا طریقہ
کریوجینک ہوا سے علیحدگی نائٹروجن کی پیداوار ایک روایتی نائٹروجن کی پیداوار کا طریقہ ہے جس کی تاریخ تقریباً کئی دہائیوں پر مشتمل ہے۔ یہ ہوا کو خام مال کے طور پر استعمال کرتا ہے، اسے کمپریس کرتا ہے اور اسے صاف کرتا ہے، اور پھر ہوا کو مائع ہوا میں مائع کرنے کے لیے حرارت کے تبادلے کا استعمال کرتا ہے۔ مائع ہوا بنیادی طور پر مائع آکسیجن اور مائع نائٹروجن کا مرکب ہے۔ مائع آکسیجن اور مائع نائٹروجن کے مختلف ابلتے پوائنٹس کو نائٹروجن حاصل کرنے کے لیے مائع ہوا کی کشید کے ذریعے الگ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔
فوائد: بڑی گیس کی پیداوار اور مصنوعات کی نائٹروجن کی اعلی طہارت۔ کریوجینک نائٹروجن کی پیداوار نہ صرف نائٹروجن بلکہ مائع نائٹروجن بھی پیدا کر سکتی ہے، جو مائع نائٹروجن کے عمل کی ضروریات کو پورا کرتی ہے اور اسے مائع نائٹروجن ذخیرہ کرنے والے ٹینکوں میں ذخیرہ کیا جا سکتا ہے۔ جب وقفے وقفے سے نائٹروجن کا بوجھ یا ہوا سے علیحدگی کے سامان کی معمولی مرمت ہوتی ہے تو، اسٹوریج ٹینک میں مائع نائٹروجن واپورائزر میں داخل ہوتا ہے اور اسے گرم کیا جاتا ہے، اور پھر پروسیس یونٹ کی نائٹروجن کی طلب کو پورا کرنے کے لیے پروڈکٹ نائٹروجن پائپ لائن میں بھیج دیا جاتا ہے۔ کرائیوجینک نائٹروجن کی پیداوار کا آپریٹنگ سائیکل (دو بڑے ہیٹنگز کے درمیان وقفہ کا حوالہ دیتے ہوئے) عام طور پر 1 سال سے زیادہ ہوتا ہے، اس لیے کرائیوجینک نائٹروجن کی پیداوار کو عام طور پر اسٹینڈ بائی کے طور پر نہیں سمجھا جاتا ہے۔
نقصانات: کریوجینک نائٹروجن کی پیداوار ≧99.999٪ کی پاکیزگی کے ساتھ نائٹروجن پیدا کر سکتی ہے، لیکن نائٹروجن کی پاکیزگی نائٹروجن لوڈ، ٹرے کی تعداد، ٹرے کی کارکردگی اور مائع ہوا میں آکسیجن کی پاکیزگی کی وجہ سے محدود ہے، اور ایڈجسٹمنٹ کی حد بہت کم ہے۔ لہذا، کریوجینک نائٹروجن پروڈکشن آلات کے ایک سیٹ کے لیے، مصنوع کی پاکیزگی بنیادی طور پر یقینی اور ایڈجسٹ کرنے کے لیے تکلیف دہ ہے۔ چونکہ کرائیوجینک طریقہ انتہائی کم درجہ حرارت پر انجام دیا جاتا ہے، اس لیے سامان کو معمول کے مطابق کام کرنے سے پہلے پہلے سے کولنگ شروع کرنے کا عمل ہونا چاہیے۔ شروع ہونے کا وقت، یعنی توسیعی کے شروع ہونے سے لے کر نائٹروجن کی پاکیزگی کی ضرورت تک پہنچنے کا وقت، عام طور پر 12 گھنٹے سے کم نہیں ہوتا ہے۔ اس سے پہلے کہ آلات اوور ہال میں داخل ہوں، اسے گرم کرنے اور پگھلنے کا وقت ہونا چاہیے، عام طور پر 24 گھنٹے۔ لہذا، کرائیوجینک نائٹروجن پروڈکشن کا سامان بار بار شروع اور بند نہیں کیا جانا چاہئے، اور یہ ایک طویل وقت کے لئے مسلسل کام کرنے کے لئے مشورہ دیا جاتا ہے.
اس کے علاوہ، cryogenic عمل پیچیدہ ہے، ایک بڑے علاقے پر قبضہ کرتا ہے، بہت زیادہ بنیادی ڈھانچے کی لاگت ہے، خصوصی دیکھ بھال کی قوتوں کی ضرورت ہوتی ہے، آپریٹرز کی ایک بڑی تعداد ہے، اور آہستہ آہستہ (18 سے 24 گھنٹے) گیس پیدا کرتی ہے. یہ بڑے پیمانے پر صنعتی نائٹروجن کی پیداوار کے لیے موزوں ہے۔
دوسرا: پریشر سوئنگ ادسورپشن (PSA) نائٹروجن کی پیداوار کا طریقہ
پریشر سوئنگ ایڈسورپشن (PSA) گیس سیپریشن ٹیکنالوجی نان کریوجینک گیس سیپریشن ٹیکنالوجی کی ایک اہم شاخ ہے۔ یہ لوگوں کی طویل مدتی کوششوں کا نتیجہ ہے کہ کرائیوجینک طریقہ کے مقابلے میں ہوا سے الگ کرنے کا آسان طریقہ تلاش کیا جائے۔
1970 کی دہائی میں، مغربی جرمن ایسن مائننگ کمپنی نے کامیابی کے ساتھ کاربن مالیکیولر چھلنی تیار کیں، جس سے PSA ایئر علیحدگی نائٹروجن کی پیداوار کی صنعت کاری کی راہ ہموار ہوئی۔ پچھلے 30 سالوں میں، اس ٹیکنالوجی نے تیزی سے ترقی کی ہے اور پختگی حاصل کی ہے۔ یہ چھوٹے اور درمیانے درجے کے نائٹروجن کی پیداوار کے میدان میں کرائیوجینک ہوا کی علیحدگی کا ایک مضبوط حریف بن گیا ہے۔
پریشر سوئنگ ادسورپشن نائٹروجن کی پیداوار ہوا کو خام مال کے طور پر اور کاربن مالیکیولر چھلنی کو جذب کرنے والے کے طور پر استعمال کرتی ہے۔ یہ کاربن مالیکیولر چھلنی کی ہوا میں آکسیجن اور نائٹروجن کے منتخب جذب کی خصوصیات کا استعمال کرتا ہے، اور کمرے کے درجہ حرارت پر آکسیجن اور نائٹروجن کو الگ کرنے کے لیے پریشر سوئنگ ادسورپشن (پریشر ادسورپشن، پریشر میں کمی ڈیسورپشن اور سالماتی چھلنی کی تخلیق نو) کے اصول کا استعمال کرتا ہے۔
کرائیوجینک ایئر علیحدگی نائٹروجن کی پیداوار کے ساتھ مقابلے میں، پریشر سوئنگ ادسورپشن نائٹروجن کی پیداوار کے اہم فوائد ہیں: جذب علیحدگی کمرے کے درجہ حرارت پر کی جاتی ہے، عمل آسان ہے، سامان کمپیکٹ ہے، قدموں کا نشان چھوٹا ہے، اسے شروع کرنا اور روکنا آسان ہے، یہ تیزی سے شروع ہوتا ہے، گیس کی پیداوار تیز ہوتی ہے (عام طور پر تقریباً 30 منٹ)، توانائی کی کھپت کم ہے، آپریٹنگ لاگت کم ہے، آٹومیشن کی ڈگری زیادہ ہے، آپریشن اور دیکھ بھال آسان ہے، سکڈ انسٹالیشن آسان ہے، کوئی خاص بنیاد نہیں ضرورت ہے، پروڈکٹ نائٹروجن کی پاکیزگی کو ایک خاص حد کے اندر ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے، اور نائٹروجن کی پیداوار ≤3000Nm3/h ہے۔ لہذا، دباؤ سوئنگ ادسورپشن نائٹروجن کی پیداوار وقفے وقفے سے آپریشن کے لیے خاص طور پر موزوں ہے ۔
تاہم، اب تک، ملکی اور غیر ملکی ہم منصب PSA نائٹروجن پروڈکشن ٹیکنالوجی کا استعمال کرتے ہوئے صرف 99.9% (یعنی O2≤0.1%) کی پاکیزگی کے ساتھ نائٹروجن پیدا کر سکتے ہیں۔ کچھ کمپنیاں 99.99% خالص نائٹروجن (O2≤0.01%) پیدا کر سکتی ہیں۔ PSA نائٹروجن پروڈکشن ٹیکنالوجی کے نقطہ نظر سے زیادہ پاکیزگی ممکن ہے، لیکن پیداواری لاگت بہت زیادہ ہے اور صارفین اسے قبول کرنے کا امکان نہیں رکھتے۔ لہذا، اعلی طہارت نائٹروجن پیدا کرنے کے لیے PSA نائٹروجن پروڈکشن ٹکنالوجی کے استعمال میں پوسٹ اسٹیج پیوریفیکیشن ڈیوائس بھی شامل کرنا ضروری ہے۔
نائٹروجن صاف کرنے کا طریقہ (صنعتی پیمانے)
(1) ہائیڈروجنیشن ڈی آکسیجنیشن طریقہ۔
ایک اتپریرک کے عمل کے تحت، نائٹروجن میں بقایا آکسیجن پانی پیدا کرنے کے لیے شامل ہائیڈروجن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتی ہے، اور رد عمل کا فارمولا ہے: 2H2 + O2 = 2H2O۔ اس کے بعد، پانی کو ہائی پریشر نائٹروجن کمپریسر بوسٹر کے ذریعے ہٹایا جاتا ہے، اور درج ذیل اہم اجزاء کے ساتھ ہائی پیوریٹی نائٹروجن کو خشک کرنے کے بعد حاصل کیا جاتا ہے: N2≥99.999%, O2≤5×10-6, H2≤1500× 10-6، H2O≤10.7×10-6۔ نائٹروجن کی پیداوار کی لاگت تقریباً 0.5 یوآن/m3 ہے۔
(2) ہائیڈروجنیشن اور ڈی آکسیجنیشن کا طریقہ۔
اس طریقہ کار کو تین مراحل میں تقسیم کیا گیا ہے: پہلا مرحلہ ہائیڈروجنیشن اور ڈی آکسیجنیشن، دوسرا مرحلہ ڈی ہائیڈروجنیشن اور تیسرا مرحلہ پانی کو ہٹانا ہے۔ مندرجہ ذیل مرکب کے ساتھ اعلی پاکیزگی والی نائٹروجن حاصل کی جاتی ہے: N2 ≥ 99.999%، O2 ≤ 5 × 10-6، H2 ≤ 5 × 10-6، H2O ≤ 10.7 × 10-6۔ نائٹروجن کی پیداوار کی لاگت تقریباً 0.6 یوآن/m3 ہے۔
(3) کاربن ڈی آکسیجنیشن کا طریقہ۔
کاربن کی مدد سے چلنے والے اتپریرک کے عمل کے تحت (ایک خاص درجہ حرارت پر)، عام نائٹروجن میں موجود بقایا آکسیجن CO2 پیدا کرنے کے لیے خود اتپریرک کے فراہم کردہ کاربن کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتی ہے۔ رد عمل کا فارمولا: C + O2 = CO2۔ CO2 اور H2O کو ہٹانے کے بعد کے مرحلے کے بعد، درج ذیل مرکب کے ساتھ اعلیٰ طہارت والی نائٹروجن حاصل کی جاتی ہے: N2 ≥ 99.999%، O2 ≤ 5 × 10-6، CO2 ≤ 5 × 10-6، H2O ≤ 10.7 × 10. نائٹروجن کی پیداوار کی لاگت تقریباً 0.6 یوآن/m3 ہے۔
تیسرا: جھلی کی علیحدگی اور ہوا کی علیحدگی نائٹروجن کی پیداوار
جھلی کی علیحدگی اور ہوا کی علیحدگی نائٹروجن کی پیداوار بھی نان کریوجینک نائٹروجن پروڈکشن ٹیکنالوجی کی ایک نئی شاخ ہے۔ یہ نائٹروجن کی پیداوار کا ایک نیا طریقہ ہے جو 1980 کی دہائی میں بیرون ملک تیزی سے تیار ہوا۔ اسے حالیہ برسوں میں چین میں فروغ اور لاگو کیا گیا ہے۔
جھلی علیحدگی نائٹروجن کی پیداوار ہوا کو خام مال کے طور پر استعمال کرتی ہے۔ ایک خاص دباؤ کے تحت، یہ کھوکھلی ریشہ کی جھلی میں آکسیجن اور نائٹروجن کی مختلف داخلی شرحوں کو استعمال کرتا ہے تاکہ آکسیجن اور نائٹروجن کو الگ کر کے نائٹروجن پیدا کر سکے۔ مندرجہ بالا دو نائٹروجن کی پیداوار کے طریقوں کے مقابلے میں، اس میں آسان آلات کی ساخت، چھوٹا حجم، بغیر سوئچنگ والو، آسان آپریشن اور دیکھ بھال، تیز گیس کی پیداوار (3 منٹ کے اندر) اور زیادہ آسان صلاحیت کی توسیع کی خصوصیات ہیں۔
تاہم، کھوکھلی فائبر جھلیوں میں کمپریسڈ ہوا کی صفائی کے لیے سخت تقاضے ہوتے ہیں۔ جھلیوں کی عمر بڑھنے اور ناکامی کا خطرہ ہے، اور مرمت کرنا مشکل ہے۔ نئی جھلیوں کو تبدیل کرنے کی ضرورت ہے۔
جھلیوں کی علیحدگی نائٹروجن کی پیداوار چھوٹے اور درمیانے درجے کے صارفین کے لیے زیادہ موزوں ہے جن کی نائٹروجن طہارت کی ضروریات ≤98% ہے، اور اس وقت بہترین فنکشن قیمت کا تناسب ہے۔ جب نائٹروجن کی پاکیزگی 98 فیصد سے زیادہ ہونے کی ضرورت ہوتی ہے، تو یہ اسی تصریح کے پریشر سوئنگ ادسورپشن نائٹروجن پروڈکشن ڈیوائس سے تقریباً 30 فیصد زیادہ ہے۔ لہذا، جب اعلی طہارت نائٹروجن جھلی علیحدگی نائٹروجن کی پیداوار اور نائٹروجن صاف کرنے والے آلات کو ملا کر تیار کی جاتی ہے، تو عام نائٹروجن کی پاکیزگی عام طور پر 98 فیصد ہوتی ہے، جس سے پیوریفیکیشن ڈیوائس کی پیداواری لاگت اور آپریشن لاگت میں اضافہ ہوتا ہے۔
پوسٹ ٹائم: جولائی 24-2024
