امروزه سیستم توزیع بالک و میکروبالک در صنایع گوناگون از جمله فولاد، پتروشیمی، شیشه سازی، دارویی، بیمارستان ها و مراکز درمانی که انواع مختلف گازهای مایع بعنوان مواد اولیه حیاتی محسوب میشوند یک ضرورت می باشد. در این سیستم امکان ذخیره گاز مورد نیاز در حالت مایع وجود دارد که از طریق شبکه ی توزیع به محل مصرف پمپ میشود. این سیستم به طور کلی شامل مخزن ذخیره ی گاز مایع، پمپ، مبدل حرارتی، شبکه توزیع و منیفولد ایستگاه مصرف می باشد.
گازهای مایع
گاز مایع یا میعانات گازی
⦁ گاز آرگون مایع
⦁ گاز نیتروژن مایع
⦁ گاز اکسیژن مایع
⦁ گاز دی اکسید کربن مایع
⦁ گاز هلیوم مایع
محصولات این صنعت در دو فاز قابل ارائه در سیلندر میباشد :
1)مایع (دوفازی)
2)گاز
بجز متان الباقی هیدروکربن ها ،کربن دی اکسید،هیدروژن سولفاید،هیدروژن کلراید ،نیتروزاکساید،دی اکسید گوگرد….همگی در فاز مایع قرار دارند.
گاز هایی همچون آرگون ،نیتروژن،اکسیژن و هلیوم در هنگام تولید در فاز مایع هستند
⦁ گاز آرگون مایع
از ویژگی های آرگون مایع می توان به بی رنگ بودن، بی بو بودن، عدم اثر خورندگی، غیر قابل اشتعال بودن و به شدت سرد بودن اشاره کرد. از آنجاییکه آرگون مایع با بخار شدن مقدار قابل توجهی گرما استفاده می کند یک سرد کننده ی خوب محسوب می شود.
از ویژگی های شیمیایی آن می توان به چگالی آن که ۱۳۹۴ کیلوگرم در متر مکعب است اشاره کرد. در واقع یعنی یک لیتر ارگون مایع برابر با ۱.۴ کیلوگرم است.در پلنت های جداسازی هوا آرگون مایع به وفور وجود دارد
کاربرد آرگون مایع در صنایع چیست؟
در فرآیند تولید نیمه هادی ها از آرگون مایع به عنوان گاز خالص استفاده می شود. معمولا برای حمل و نقل ارگون از حالت مایع آن استفاده می شود و هنگام استفاده آن را به حالت گازی در می آورند.
در پزشکی از ارگون مایع جهت از بین بردن سلول های سرطانی استفاده می شود
آرگون مایع که یک مایع فوق سرد محسوب می شود دارای کاربردهای زیادی از نظر فنی در صنعت و همچنین اقتصادی است. ویژگی بی اثربودن آرگون و ترکیب نشدن آن باعث شده از این مایع فوق سرد در صنایع فلزی مانند جوشکاری قوی برای جلوگیری از اکسیداسیون استفاده کنند. همچنین از گاز آرگون برای پر کردن لامپ های فلورسنت و رشته ای استفاده می شود. از گاز آرگون برای ایجاد عایق در پنجره ها نیز استفاده می شود
⦁ گاز نیتروژن مایع
نیتروژن مایع چیست؟
نیتروژن مایع (Liquid Nitrogen) که به اختصار LN2 نام گذاری شده است شکل مایع نیتروژن خالص می باشد. نیتروژن مایع در اثر تقطیر جزء به جزء هوا بدست می آید و عموما در شرکت ها و کارخانجات تولید گازهایی نظیر CO2 و O2 تولید و عرضه می شود. نیتروژن مایع دارای چگالی (Kg/m3 807 ) حدودا در حجم برابر با آب ۲۰% سبکتر بوده است.
همانطورکه آب در فشار یک اتمسفر در دمای ۱۰۰ درجه سانتی گراد میجوشد و به بخار آب تبدیل میشود، نیتروژن مایع در دمای ۱۹۶- درجه سانتیگراد جوشیده و به بخار خود یعنی نیتروژن تبدیل میشود.
با توجه به این مسئله هر زمان از نیتروژن در حالت مایع سخن میگوییم قطعا دمای آن بالاتر از ۱۹۶- نخواهد بود، زیرا چنانچه دمای آن به ۱۹۵- برسد بخار شده و به گاز تبدیل خواهد شد .
با توجه به شرایطی که در نیتروژن مایع وجود دارد و اینکه با کوچکترین تماسی و برخورد با جسم گرمتر دمای آن از ۱۹۶- تجاوز خواهد کرد، برای نگهداری و حمل و نقل آن باید ازهرگونه برخوردی با اجسام دیگر ممانعت به عمل آید ، این جسم حتی میتواند هوا باشد، هوای عادی تقریبا ۲۲۰ درجه سانتیگراد گرمتر از نیتروژن مایع می باشد.
با این وجود تنها راه حل برای حمل و نقل استفاده از مخزن ها و تانک های مخصوص حمل نیتروژن مایع میباشد که از ویژگی های مهم آن می توان به جداره خلاء دار بودن این تانک ها اشاره کرد که باعث می شود برخورد فضای اطراف به فضای داخل مخزن تقریبا به صفر برسد. این تانک ها هزینه های بسیار زیادی دارند و بسیار حساس و آسیبپذیر هستند. این تانکها قادرهستند بسته به نوع طراحی و فرم خود از چند ساعت تا حتی یک سال نیتروژن مایع درخود نگهداری کنند.
عمر تانک ها معمولا تا ۱۰ سال می باشد بعد گذشت ده سال خلاء خود را از دست داده و کیفیت لازم برای حمل نیتروژن مایع را نخواهد داشت .باید توجه داشت که بیش از حد ممکن مخزن را پر نکنید و به همان مقدار همیشگی ثابت پر شود .از ویژگی های دیگر این مخازن برفک زدن و شبنم اطراف گردن مانند تانک می باشد .یکی دیگراز این موارد صدای زننده تانک می باشد که به محض نزدیک شدن قابل شنیدن می باشد.
نیتروژن مایع به‌عنوان خنک‌کننده
⦁ از نیتروژن مایع به عنوان خنک‌کننده نیز در موارد زیر استفاده میشود:
⦁ دوربین‌های CCD در ستاره‌شناسی
⦁ برای ابررساناهای دمای بالا
⦁ برای تله‌های پمپ‌های خلأ و فرایندهای تبخیر کنترل‌شده در شیمی
⦁ برای انقباض موقت اجزای مکانیکی در خلال نصب ماشین‌آلات و بهبود جفت شدن اتصالات
⦁ برای شبیه‌سازی فضای زمینه در محفظه‌های خلأ در طول فرایند تست فضاپیماها
⦁ به‌عنوان محیطی برای ذخیره‌سازی انرژی
⦁ در شرایطی که نیتروژن مایع با نسبت ۱ به ۶۹۴ به گاز تبدیل شود، مقادیر زیادی نیرو تولید می‌کند.
⦁ دمای بیش‌ازاندازه پایین نیتروژن مایع منجر به یخ‌زدگی شدید میشود.
⦁ گاز اکسیژن مایع
این گاز را برای ذخیره‌سازی و حمل و نقل آسان به مایع تبدیل می‌کنند. احتمال نشت اکسیژن به شکل مایع در مقایسه با اکسیژن گازی خیلی کمتر خواهد بود. این گاز هم در حالت مایع و هم گاز به رنگ آبی کم‌رنگ است و در هر دو حالت خاصیت پارامغناطیسی بسیار قوی دارد که اگر بین قطب‌های آهن‌ربا نعلی شکل قرار بگیرد، به حالت معلق در می‌آید.
معمولا گازهای برودتی در دمای 90- درجه به جوش می‌آیند که مایع اکسیژن نقطه جوش 183- درجه دارد. میزان اختلاف در دمای نقطه جوش این گاز برودتی با سایر گازها به این دلیل است که اکسیژن مایع و محیط اطراف اختلاف دمای زیادی دارند. به همین دلیل در زمستان هم ایزوله‌سازی مخزن اکسیژن مایع ضروری است.
اکسیژن یکی از صنعتی‌ترین گازها به شمار می‌رود و در صنایع مختلف کاربرد دارد از جمله:
تولید مواد شیمیایی
از اکسیژن مایع به عنوان ماده‌ای اولیه و خام در فرایندهای اکسایش استفاده میشود. این فرایندها شامل تولید اتیلن اکساید، پروپیلن اکساید، سنتز هیدروکربن، اتیلن دی کلراید، هیدروژن پراکساید، نیتریک اسید، وینیل کلراید و فتالیک اسید میشود.
معادن زغال سنگ
اکسیژن در صنعت زغال سنگ نیز کاربرد دارد. در معادن زغال سنگ مقدار زیادی از اکسیژن برای تبدیل زغال به گاز استفاده میشود.
پالایشگاه‌ها
در پالایشگاه‌ها از اکسیژن مایع برای غنی سازی هوای ورودی به فرایندها استفاده شده که باعث افزایش ظرفیت فرایندها میشود. علاوه بر اینکه این گاز برای بازیابی گوگرد کاربرد دارد، در بازسازی ترک خوردگی کاتالیزورها نیز نقش مهمی را ایفا می‌کند.
فلزی
در صنایع فلزی از اکسیژن همراه با گازهای سوختی، برای برش فلز، جوشکاری، سخت شدن، پاک‌سازی شعله و ذوب استفاده میشود. در برش گازی برای اینکه سرعت در برش زدن بیشتر شده وکار دقیق‌تر انجام شود، بهتر است از اکسیژن با کیفیت بالا استفاده شود.
شیمیایی و نفتی
اکسیژن در صنایع شیمیایی و نفتی نقش ماده‌ای اولیه برای واکنش با مواد هیدروکربنی و تولید مواد شیمیایی مانند الکل را دارد
گاز هلیوم
گاز هلیوم بعد از گاز هیدروژن فراوانترین عنصر در جهان است و بخش عمده ی هلیوم در خارج از جو زمین و در کیهان می باشد بطوری که در هوا کره ی زمین گاز هلیوم بسیار کمیاب است. بیشترین گاز هلیوم خارج از کره ی زمین در حالت پلاسما می باشد . در حالت پلاسما بر خلاف حالت اتمی دیگر الکترون ها در بند هسته نیستند و حتی اگر تنها بخشی از آن یونی شده باشد، دارای رسانائی الکتریکی بالائی خواهد بود
گاز هلیوم بعنوان یک منبع تجدید ناپذیر می باشد که با آزاد شدن آن در اتمسفر امکان بازیابی آن وجود ندارد.
کاربرد های هلیوم در صنعت
کاربرد در پزشکی
کاربرد هلیوم مایع بیشتر در بیمارستان و مراکز MRI است. زیرا هلیوم مایع به عنوان خنک کننده ی آهنربای بزرگ MRI مورد استفاده قرار میگیرد. هلیوم مایع تا کنون موثر ترین و بی خطر ترین مبرد برای دستگاه های MRI بوده است. هیدروژن مایع نیز دمای بسیار پایینی دارد اما به دلیل آتشگیر و منفجره بودن از ان برای چنین کاربرد هایی استفاده نمی کنند.
شرکت پارسان گاز اصفهان با رصد مداوم نیازگازی صنایع گوناگون و با بهره گیری از تکنولوژی روز دنیا امکان ارائه خدمات توزیع انواع گازهای صنعتی مایع از جمله اکسیژن، آرگون، نیتروژن و کربن دی اکسید به صورت بالک و میکروبالک را برای مشتریان خود ایجاد نموده است. همچنین پارسان گاز اصفهان با اتکا به تیم فنی مهندسی خود، ارائه کننده خدمات طراحی، نصب و راه اندازی پلنت های بالک و میکروبالک مطابق با کلیه استاندارهای مورد نیاز در صنایع مختلف می باشد.