آیا میدانستید بزرگترین بخش هوایی که تنفس می کنیم را نیتروژن تشکیل داده است؟ همه‌ی ما به اکسیژن برای بقا نیاز داریم، لیک هوا از ۷۸ درصد نیتروژن و ۲۱ درصد اکسیژن به علاوه‌ی مقادیر ناچیزی از گازهای دیگر تشکیل شده است. و هرچند نیتروژن به کار ما انسان‌ها نمی‌آید، در کاربردهای متعدد صنعتی حضور قابل توجهی دارد.

نیتروژن چیست؟

نیتروژن از گازهای بی اثر است. بو و رنگ ندارد و به بقای حیات کمکی نمیکند، اما برای رشد گیاهان حائز اهمیت بوده و از افزودنی‌های کلیدی کودهاست. مصارف نیتروژن بسیار فراتر از باغبانی است. نیتروژن معمولا به دو شکل گاز یا مایع دیده می شود (البته امکان دستیابی به نیتروژن جامد نیز وجود دارد). نیتروژن مایع امکان فریز فوری مواد غذایی، مواد کاربردی در حوزه‌ی دارویی و نیز تولید مثل را دارد، این موارد استفاده‌ی از آن به عنوان مبرّد را نمایان می سازد.

در اینجا با هدف تمرکز بر سیستم‌های هوای فشرده ما بر بحث بر روی گاز نیتروژن تمرکز خواهیم کرد.

مهمترین ویژگی نیتروژن که کاربرد آن را زیاد کرده است، واکنش‌ناپذیری آن با سایر گازهاست، این ویژگی کاملا در تضاد با واکنش‌پذیری بالای اکسیژن قرار دارد. به موجب ساختار شیمیایی، اتم‌های نیتروژن انرژی بسیار زیادی برای شکستن و واکنش با سایر مواد نیاز دارند. این در حالیست که مولکول‌های اکسیژن راحتتر شکسته شده و واکنش می دهند. نیتروژن امکان ایجاد فضای غیرواکنشی را فراهم می آورد.

واکنش‌ناپذیری نیتروژن بزرگترین ویژگی آن بوده و به این دلیل است که برای جلوگیری از اکسیداسیون سریع و کند مورد استفاده قرار میگیرد. در صنایع الکترونیک و هنگام تولید بوردهای مدار و سایر قطعات کوچک امکان وقوع اکسیداسیون کند به شکل خوردگی وجود دارد و نیتروژن توانایی جلوگیری از این اتفاق را دارد. اکسیداسیون کند یا آهسته در صنایع نوشیدنی و غذایی نیز رخ میدهد که از همین روی از نیتروژن برای جایگزینی هوا در بسته‌بندی‌ها استفاده می شود تا محصول نهایی بهتر نگهداری شود. آتش و انفجار از نمونه‌های اکسیداسیون سریع هستند. پاکسازی اکسیژن از درون یک دستگاه با کمک نیتروژن امکان اشتعال را میکاهد.

برای دستیابی به گاز نیتروژن سه راه وجود دارد: یکی تجهیز واحد به تانک نیتروژن و دریافت دوره‌ای (تزریق به مخزن و نگهداری برای مصارف) است. دیگری دریافت نیتروژن در بطری‌های فشار بالاست و در نهایت گزینه‌ی سوم تولید نیتروژن خود، در محل، با کمک کمپرسور هواست.

خرید و نگهداری نیتروژن معمولا نامناسب، هزینه‌بر و غیربهره‌ور می باشد. از این رو بسیاری از مصرف‌کنندگان گاز نیتروژن به راه سوم روی آورده اند.

دو نوع ژنراتور یا تولیدکننده‌ی نیتروژن داریم: ژنراتورهای غشایی نیتروژن و PSA یا جذب نوسان فشار (Pressure Swing Adsorption). گاز نیتروژن در صنایع مختلفی کاربرد دارند که برش لیزری، بسته‌بندی مواد غذایی، تولید قهوه، صنایع شیمیایی، صنایع الکترونیکی، تولید نوشیدنی‌ها، صنایع نفت و گاز، آزمایشگاه‌ها، جلوگیری از آتش‌سوزی و آتش‌نشانی، صنایع دارویی، صنایع دریایی و مصارف عمومی از آن جمله اند.