தொழில்துறை வாயுக்களுக்கான சிறிய அளவு காற்றுப் பிரிப்பு அலகுகள்

எப்படி சிறு அளவு காற்று பிரிப்பு அலகுகள் வேலை செய்கிறது: தொழில்நுட்பம், கூறுகள் மற்றும் சிக்கனம்

சிறு அளவு என்றால் காற்று பிரிப்பு அலகுகள் (ASUs) 500 Nm³/மணி திறனுக்கு கீழ் உள்ளவற்றில், முக்கியமாக இரண்டு அணுகுமுறைகள் கிடைக்கின்றன: கிரையோஜெனிக் வடிகட்டல் மற்றும் அழுத்த மாற்ற உறிஞ்சுதல் (PSA) தொழில்நுட்பம். கிரையோஜெனிக் முறை சுமார் மைனஸ் 185 டிகிரி செல்சியஸ் வரை குறைந்த வெப்பநிலையில் செறிவூட்டப்பட்ட காற்றைக் குளிர்வித்து, வாயுக்களை திரவ நிலைக்கு மாற்றுகிறது. இதன் மூலம் பிராக்ஷனல் வடிகட்டல் எனப்படும் தனிமைப்படுத்தும் செயல்முறை மூலம் 95% முதல் திட்டமிடப்பட்ட 99.5% வரை ஆக்ஸிஜன் தூய்மை பெறப்படுகிறது. மறுபுறம், PSA அமைப்புகள் வேறுவிதமாகச் செயல்படுகின்றன. இவை அழுத்தத்தின் கீழ் நைட்ரஜன் மூலக்கூறுகளை பிடித்துக் கொள்ளும் சிறப்பு பொருளான ஜியோலைட் மூலக்கூறு திரைகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. இதனால் மீதமுள்ளது 90% முதல் 95% வரை தூய்மையுள்ள ஆக்ஸிஜன் ஆகும்; ஆனால் இங்கு ஒரு முக்கிய விஷயம் என்னவென்றால், ஒப்பனையான அளவிலான செயல்பாடுகளுக்கு கிரையோஜெனிக் அமைப்புகளை விட PSA அமைப்புகள் பொதுவாக 30% முதல் 50% வரை குறைந்த ஆற்றலை நுகர்கின்றன. எனவே, பல தொழில்துறை நிறுவனங்கள் தங்களது குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பொறுத்து ஒன்றை மற்றொன்றை விட விரும்புவதில் ஏதும் ஆச்சரியமில்லை.

500 Nm³/மணி க்கு கீழ் உள்ள அலகுகளுக்கான கிரையோஜெனிக் மற்றும் அழுத்த மாற்ற உறிஞ்சுதல் (PSA)

சரியான தொழில்நுட்பத்தைத் தேர்வு செய்வது உண்மையில் தேவையான தூய்மை அளவு மற்றும் செயல்பாட்டு வரம்புகள் என்ன என்பதைப் பொறுத்தது. ஆக்ஸிஜன் 95% க்கு மேற்பட்ட தூய்மை தேவைப்படும் மற்றும் எந்தவொரு சமரசமும் ஏற்க முடியாத சூழ்நிலைகளில், கிரையோஜெனிக் காற்று பிரிப்பு அலகுகள் (ASUs) பொதுவாக முதன்மை தீர்வாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இவை மருத்துவ நிறுவனங்கள் மற்றும் பிற துல்லிய தொழில்களில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஆனால் இவற்றின் குறைபாடுகளை மறக்கக் கூடாது: இவை நல்ல வெப்ப காப்பு தேவைப்படுகின்றன, இயக்கத்திற்கு நேரம் எடுத்துக்கொள்ளும், மேலும் தொடக்கத்தில் அதிக ஆற்றலை தேவைப்படுத்தும். மறுபுறம், நிறுவலின் வேகம், நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் மின்சார நுகர்வை குறைப்பது முக்கியமாக இருக்கும் போது, அழுத்த மாற்று உறிஞ்சுதல் (PSA) அமைப்புகள் சிறப்பாக செயல்படும். இவை வெளியேற்று நீர் செயலாக்க நிலையங்கள் மற்றும் உணவு பேக்கேஜிங் வசதிகளில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அங்கு விரைவான நிறுவல் முழுமையான வேறுபாட்டை ஏற்படுத்தும்.

முக்கிய கூறுகள் மற்றும் செயல்முறை ஓட்டம்: ஒதுக்கீடு, தூய்மைப்படுத்துதல் மற்றும் வாயு விநியோகம்

அனைத்து சிறு அளவு ASUகளும் ஒரு தரநிலையாக்கப்பட்ட வரிசையைப் பின்பற்றுகின்றன:

1. சுருக்கம் : சூழல் காற்று எண்ணெய்-இல்லா கம்ப்ரஸர்களில் புகுகிறது, பொதுவாக அழுத்தத்தை 4–7 பார் ஆக உயர்த்துகிறது.
2. தூய்மைப்படுத்துதல் :
   • முன்-வடிகட்டிகள் துகள்கள் மற்றும் எண்ணெய் மீன்களை அகற்றுகின்றன
   • உறிஞ்சும் படுகைகள் (எ.கா., செயலில் ஆலுமினா, மூலக்கூறு துளைகள்) ஈரப்பதத்தையும் CO₂ஐயும் அகற்றுகின்றன
3. பிரித்தல் :
   • இருத்தலையமைப்பு : குளிரூட்டப்பட்ட காற்று வடிகட்டும் குழாய்களில் புகுகிறது, அங்கு கொதிநிலைகளின் அடிப்படையில் நைட்ரஜன், ஆக்ஸிஜன் மற்றும் ஆர்கான் பிரிக்கப்படுகின்றன
   • PSA : அழுத்தமேற்றப்பட்ட காற்று இரட்டை ஜியோலைட் கோபுரங்களின் வழியாகச் செல்கிறது; ஒன்று நைட்ரஜனை உறிஞ்சுகிறது, மற்றொன்று அழுத்தம் குறைக்கப்படும் போது மீளுருவாக்கம் செய்யப்படுகிறது
4. டெலிவரி : தயாரிப்பு வாயுக்கள் உள்ளமைந்த பகுப்பாய்விகள் வழியாகச் செல்கின்றன மற்றும் பயன்பாட்டு இடத்திற்கான குழாய்கள் அல்லது சேமிப்புத் தொட்டிகளுக்கு நேரடியாகச் செல்கின்றன

தானியங்கி கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் தொடர்ந்து வாயு கலவையைக் கண்காணித்து, இலக்கு தூய்மை மற்றும் அழுத்தத்தை பராமரிக்க சுழற்சி நேரத்தையோ அல்லது கம்ப்ரஸர் வேகத்தையோ தன்னிச்சையாக சரிசெய்கின்றன.

ஆற்றல் திறன் தரத்தரைகள் மற்றும் சீர்மைப்படுத்தல் முறைகள்

சிறிய அளவிலான காற்று பிரிப்பு அலகுகளில் (ASUs) ஆற்றல் பயன்பாடு, தொழில்நுட்பம், செயல்பாட்டு சுழற்சி மற்றும் சூழல் நிலைகளைப் பொறுத்து 0.4–1.2 kWh/Nm³ தயாரிக்கப்படும் வாயுவிற்கு வேறுபடுகிறது. நிரூபிக்கப்பட்ட திறன் மேம்பாட்டு முறைகள் பின்வருமாறு:

• சுழற்சி வேக மாற்றிகள் (VSDs) கொண்ட கம்ப்ரஸர்கள் (ஆற்றல் பயன்பாட்டை 15–25% வரை குறைக்கின்றன)
• வெப்ப மீட்டல் பரிமாற்றிகள் – கம்ப்ரஷன் வெப்பத்தில் 60–70% ஐ வசதியின் வெப்பப்படுத்தல் அல்லது முன்-குளிரூட்டலுக்காக பிடித்தல்
• உறிஞ்சும் பொருட்களின் முன்கூட்டியே பராமரிப்பு – நிரப்புதல் அல்லது கால்வாய் உருவாதலால் ஏற்படும் 20% திறன் இழப்பைத் தடுத்தல்
• தேவைக்கு ஏற்ப வெளியீட்டை சரிசெய்யும் கட்டுப்பாடுகள் – உண்மை நேர தேவைக்கு ஏற்ப வெளியீட்டை அளவிடுதல், இதனால் முடங்கிய நிலையில் ஆற்றல் பயன்பாடு 30% வரை குறைகிறது

இந்த நடவடிக்கைகள் பொதுவாக மூன்று ஆண்டுகளுக்குள் முதலீட்டை மீட்டெடுக்கும் காலத்தை வழங்குகின்றன, மேலும் நிறுவனத்தின் சுற்றுச்சூழல் நிலையான இலக்குகளை ஆதரிக்கின்றன.

சிறிய அளவிலான காற்று பிரிப்பு அலகுகளின் தொழில்துறை பயன்பாடுகள்

உணவு & பானங்கள்: மாற்றப்பட்ட வளிமண்டல பேக்கேஜிங் (MAP) க்கான இடத்திலேயே ஆக்ஸிஜன் மற்றும் முற்றிலும் வினையற்ற சூழலை உருவாக்க நைட்ரஜன்

சிறிய அளவு ASUகள் (வாயு பிரிப்பு அமைப்புகள்) மாற்றப்பட்ட வளிமண்டல பேக்கேஜிங் (MAP) அல்லது பொதுவாக அழைக்கப்படும் MAP-க்கான தேவையான நேரத்தில் துல்லியமான வாயுக்கலவையை உருவாக்க அனுமதிக்கின்றன. சாதாரண காற்றை மட்டும் பயன்படுத்துவதற்கு பதிலாக, இந்த அமைப்புகள் பாக்டீரியா வளர்ச்சியைத் தடுக்கும் வகையில் ஆக்ஸிஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் ஆகியவற்றின் சிறப்புக் கலவைகளை உருவாக்குகின்றன; இது உணவுப் பொருட்களின் தோற்றத்தை, உணர்வை மற்றும் அடுத்தடுத்த சேல்ஃப் வாழ்க்கையை பாதுகாக்கிறது. உணவு வகையைப் பொறுத்து, புதுமைத்தன்மை (freshness) வழக்கமான காலத்தை விட அரை மடங்கு முதல் நான்கு மடங்கு வரை நீடிக்கலாம். சிப்ஸ் அல்லது கொட்டைகள் போன்ற ஸ்னாக் உணவுகளுக்கு நைட்ரஜனைச் சேர்ப்பது அவற்றின் ராங்கிடி (rancidity) ஏற்படுவதைத் தடுக்கிறது. புதிதாக வறுத்த காபி பீன்ஸ் போன்றவையும் நீண்ட காலம் புதுமையாக நிலைத்திருக்கின்றன. பல உணவு செயலாக்க தொழிற்சாலைகள், வெளியிலிருந்து வாயுக்களை வாங்குவதை விட தங்கள் வாயு பில்களில் சுமார் 30 சதவீதம் சேமிக்கின்றன. மேலும், கடின நேரங்களில் விநியோகத்தில் ஏற்படும் பிரச்சனைகளால் வாயுக்கள் தடைப்படுவதைப் பற்றி அவை கவலைப்பட வேண்டியதில்லை. பியர் தயாரிப்பு தொழிற்சாலைகளுக்கு, தளத்தில் ஆக்ஸிஜன் அளவுகளை கட்டுப்பாட்டில் வைத்திருப்பது ஒவ்வொரு தயாரிப்பு தொகுதியிலும் கார்பனேஷன் ஒழுங்குமுறையை மேம்படுத்துகிறது. சரியான கட்டுப்பாடு இல்லாத நிலையில், சுவைகள் சேதமடையலாம்; ஏனெனில் கலப்புகளில் ஏற்படும் சிறிய மாற்றங்கள் சுவை பண்புகளில் பெரிய வேறுபாடுகளை ஏற்படுத்தும்.

கழிவுநீர் சிகிச்சை, மின்னணு உற்பத்தி மற்றும் உலோக வடிவமைப்பு பயன்பாடுகள்

தண்ணீர் சுத்திகரிப்பு நிலையங்கள், அவற்றின் காற்று ஊட்டும் தொகுதிகளில் உயர் தரமான ஆக்ஸிஜனை செலுத்துவதற்காக சிறிய அளவிலான காற்றுப் பிரிப்பு அலகுகளைச் சார்ந்துள்ளன. இது சிதைத்தல் செயல்முறையை தோராயமாக 40 சதவீதம் வரை மேம்படுத்துகிறது, கழிவுகள் அமைப்பில் இருக்கும் காலத்தைக் குறைக்கிறது, மேலும் பைங்குழம்பு (ஸ்லட்ஜ்) அளவைக் குறைக்கிறது — இதனுடன் வெளியேற்றப்படும் தண்ணீரின் அளவுகள் ஒழுங்குமுறை வரம்புகளுக்குள் இருக்குமாறு பாதுகாக்கப்படுகின்றன. மின்னணு உற்பத்தி நிறுவனங்களுக்கு, மிகவும் உலர்ந்த நைட்ரஜனை (ஈரப்பத வெப்பநிலை -70° செல்சியஸுக்கு கீழ்) பெறுவது மிகவும் முக்கியமானது; இது மிக மென்மையான சோல்டரிங் செயல்பாடுகள் மற்றும் வேஃபர் உற்பத்தியைப் பாதுகாக்க உதவுகிறது. அரைந்து கடத்திகள் (செமிகண்டக்டர்) தயாரிப்புக்கு நைட்ரஜனின் தூய்மை 99.999% ஐ விட அதிகமாக இருத்தல் அவசியம் — இது இன்றைய அழுத்த மாற்று உறிஞ்சுதல் (பிரஷர் ஸ்விங் அட்சார்ப்ஷன்) அமைப்புகளில் சிறப்பு சுத்திகரிப்பு நடவடிக்கைகளை நேரடியாக ஒன்றிணைப்பதன் மூலமே அடைய முடியும். உலோக தொழிற்சாலைகள், பிளாஸ்மா மற்றும் ஆக்ஸிஃபியூல் வெட்டுதல் போன்ற பணிகளுக்காக தங்களுக்கென ஆக்ஸிஜன் வழங்கலை ஏற்படுத்திக் கொள்வதிலும், லேசர் வெல்டிங் போது பாதுகாப்புக்காக நைட்ரஜனைப் பயன்படுத்துவதிலும் பெரும் பயனை அடைந்துள்ளன. இந்த நடைமுறைகள் வெல்டிங்-இல் காற்று குமிழிகளைக் குறைக்கின்றன, மேலும் வெளிப்புற வழங்குநர்களிடமிருந்து வாயுக்களை வாங்குவதை விட ஒவ்வொரு பணியிடத்திற்கும் ஆண்டுக்கு தோராயமாக 15,000 முதல் 20,000 டாலர் வரை செலவுகளைச் சேமிக்கின்றன.

தளத்தில் சிறிய அளவு காற்று பிரிப்பு அலகுகளின் பொருளாதார மற்றும் செயல்பாட்டு நன்மைகள்

மொத்த உரிமை செலவு: பாட்டில் வாயு, திரவ விநியோகம் மற்றும் தளத்தில் உள்ள ASUகளை ஒப்பிடுதல்

தங்களது வாயு விநியோக விருப்பங்களை ஆராயும்போது, நிறுவனங்கள் பொதுவாக மூன்று முக்கிய விருப்பங்களை கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும்: குப்பை வாயு (bottled gas), தொகுதி திரவ விநியோகம் (bulk liquid deliveries) அல்லது தளத்தில் காற்று பிரிப்பு அலகுகளை (on-site air separation units - ASUs) நிறுவுதல். குப்பை வாயு நீண்ட காலத்திற்கு மிகவும் விலை உயர்ந்ததாக மாறும், ஏனெனில் நிறுவனங்கள் சிலிண்டர் வாடகை, பல்வேறு கையாளும் கட்டணங்கள் மற்றும் அளவுகள் மிதமாகத் தொடங்கும்போது எதிர்பார்க்கப்படும் விலையை விட மூன்று முதல் ஐந்து மடங்கு வரை விலை உயர்வுகளை செலுத்த வேண்டியிருக்கும். திரவ விநியோக விருப்பம் ஒரு அலகுக்கு செலவைக் குறைக்கிறது, ஆனால் அதற்கு சொந்தமான சிக்கல்களும் உள்ளன – விலை உயர்ந்த கிரையோஜெனிக் சேமிப்புத் தொட்டிகள் தேவைப்படுதல், தினசரி ஆவியாகும் இழப்பு சுமார் 2% ஆக இருத்தல், மேலும் சந்தை விலைகளின் மாறுபாடுகளை நிர்வகிப்பது போன்றவை. சிறிய அளவு ASUs என்பது முற்றிலும் வேறுபட்ட அணுகுமுறையைக் குறிக்கிறது. இவை முதலில் அதிக முதலீட்டை தேவைப்படுத்தும், ஆனால் இந்த அமைப்புகள் நீண்ட காலத்திற்கு சிறந்த மதிப்பை வழங்குகின்றன. பெரும்பாலான நிறுவனங்கள் சுமார் 12 முதல் 24 மாதங்களுக்குள் தங்கள் முதலீட்டை மீட்டெடுக்கின்றன; அதன் பிறகு இயக்கச் செலவுகள் முக்கியமாக மின்சார பில்கள் மற்றும் தொழில்நுட்ப பராமரிப்பு சரிபார்ப்புகளை மட்டுமே சார்ந்திருக்கும். இந்த விருப்பத்தை மிகவும் ஆகர்ஷகமாக்குவது என்னவெனில், இது தரப்படும் மாற்று வாயுக்களை விட சுமார் 40 முதல் 60 சதவீதம் குறைவான விலையில் தொழில்துறை வாயுக்களை உற்பத்தி செய்கிறது, மேலும் இயக்கங்களை முக்கிய தடைகள் இன்றி தேவைக்கேற்ப எளிதில் விரிவாக்கவோ அல்லது சுருக்கவோ முடியும்.

மேம்படுத்தப்பட்ட விநியோக பாதுகாப்பு, ஒழுங்குமுறை ஒத்துழைப்பு, பாதுகாப்பு மற்றும் குறைந்த கார்பன் அடிச்சுவடு

நிறுவனங்கள் தங்கள் தளத்திலேயே வாயுக்களை உற்பத்தி செய்யும்போது, அவை வெளிப்புற வழங்குநர்களை முன்னர் போல அதிகமாக சார்ந்திருக்க வேண்டிய அவசியம் இல்லை. இதன் விளைவாக, செமிகண்டக்டர்களை உற்பத்தி செய்யும் துடைப்பு அறைகள் (cleanrooms) அல்லது தினமும் 24 மணி நேரமும் இயங்கும் தண்ணீர் சுத்திகரிப்பு நிலையங்கள் போன்ற, தடைகளை ஏற்றுக்கொள்ள முடியாத இடங்களுக்கு தொடர்ச்சியான வாயு விநியோகம் உறுதி செய்யப்படுகிறது. தன்னிறைவு பெறுவது தொழில் தரத்தை நிறைவேற்றுவதையும் எளிதாக்குகிறது. வளிமண்டல வாயு தரம் குறித்த ISO 8573 தரநிலைகள் மற்றும் உணவு தரத்திற்கான வாயு தூய்மை குறித்த FDA விதிமுறைகள் போன்றவற்றை எளிதாக பின்பற்ற முடிகிறது; அதற்காக எந்த சிக்கலும் இல்லை. மேலும், அதியுயர் அழுத்த சிலிண்டர்களைக் கையாளுவது அல்லது கிரையோஜெனிக் (cryogenic) கலன்களை விநியோகிப்பது போன்ற அபாயங்கள் குறைகின்றன. வாயு போக்குவரத்தை முற்றிலும் நீக்குவதன் மூலம், ஸ்கோப் 3 வெளியேற்றங்களை தோராயமாக 20 முதல் 30 சதவீதம் வரை குறைக்க முடியும். மேலும், வளிமண்டல பிரிப்பு நிலையங்கள் (PSA systems) ஆற்றல் சிக்கனமானவையாக இருந்தால், அவற்றின் மொத்த கார்பன் அடிச்சுவடு மேலும் சிறியதாகிறது. இந்த தள-அடிப்படையிலான வாயு பிரிப்பு அலகுகள் மிகக் குறைந்த கையாளுதல் தேவையைக் கொண்டவையாக இருக்கின்றன; மேலும் வாயுவை வேறு எங்கும் சேமிக்க வேண்டிய அவசியமே இல்லை. இந்த இரு காரணிகளின் சேர்க்கை செயல்பாடுகளின் தடைகளுக்கு எதிரான திறனை மேம்படுத்துகிறது, மேலும் தற்போது நிறுவனங்கள் கண்காணிக்கும் முக்கிய ESG அளவுகோல்களையும் மேம்படுத்துகிறது.

தேவையான கேள்விகள்

கிரையோஜெனிக் அல்லது PSA எந்த தொழில்நுட்பம் அதிக ஆற்றல் சிக்கனமானது?

அழுத்த மாற்று உறிஞ்சுதல் (PSA) அமைப்புகள் அவற்றின் சுருக்கிய செயல்முறை காரணமாக, ஒப்பனையான திறன் கொண்ட கிரையோஜெனிக் அமைப்புகளை விட 30% முதல் 50% வரை குறைந்த ஆற்றலை நுகர்கின்றன.

சிறிய அளவு காற்று பிரிப்பு அலகுகளில் (ASUs) முதலீட்டிற்கு முதல் முதலீட்டை மீட்டெடுப்பதற்கு எவ்வளவு நேரம் ஆகும்?

பல தொழில்கள், நீண்டகால இயக்க செலவுகள் குறைவாக இருப்பதால், சிறிய அளவு காற்று பிரிப்பு அலகுகளில் (ASUs) முதலீட்டிற்கு 12 முதல் 24 மாதங்கள் வரையிலான முதலீட்டு மீட்புக் காலத்தை பொதுவாக காண்கின்றன.

சிறிய அளவு ASUs இலிருந்து மிகுந்த நன்மை பெறும் தொழில்கள் எவை?

உணவு & பானங்கள், கழிவுநீர் சிகிச்சை, மின்னணு உற்பத்தி மற்றும் உலோக வடிவமைப்பு போன்ற தொழில்கள், துல்லியமான வாயு கலவை, மேம்படுத்தப்பட்ட ஆக்ஸிஜன் உற்பத்தி மற்றும் தனிப்பயனாக்கப்பட்ட இடத்திலேயே உற்பத்தி செய்யும் திறன் ஆகியவற்றால் சிறிய அளவு ASUs இலிருந்து மிகுந்த நன்மை பெறுகின்றன.

சிறிய அளவு பயன்பாட்டின் முக்கிய நன்மை என்ன? காற்று பிரிப்பு அலகுகள் ?

சிறு அளவு காற்றுப் பிரிப்பு அலகுகள், தொழில்துறை வாயுக்களுக்கான சிறிய குப்பைகள் அல்லது தொகுதி திரவ விநியோகங்களுடன் ஒப்பிடும்போது குறிப்பிடத்தக்க செலவு சேமிப்பை வழங்குகின்றன. இவை இடத்திலேயே உற்பத்தி செய்ய அனுமதிக்கின்றன, இது வெளிப்புற வழங்குநர்களை நம்பியிருப்பதைக் குறைக்கிறது, விநியோக பாதுகாப்பை மேம்படுத்துகிறது, ஒழுங்குமுறை ஒத்துழைப்பை ஆதரிக்கிறது, மேலும் போக்குவரத்தைக் குறைப்பதன் மூலம் கார்பன் அடிக்குறிப்பைக் குறைக்கிறது.