شارژ گاز اکسیژن | قیمت پرکردن کپسول اکسیژن آزمایشگاهی

شارژ گاز اکسیژن در صنایع

اکسیژن (O2) گازی حیاتی است که بخش قابل توجهی از اتمسفر زمین را تشکیل می‌دهد و نقشی اساسی در بقای موجودات زنده ایفا می‌کند. با این حال، فراتر از کاربردهای بیولوژیکی و تنفسی، اکسیژن یک عنصر صنعتی بسیار مهم است که در طیف گسترده‌ای از فرآیندها، از تولید مواد اولیه گرفته تا فرآیندهای پیچیده پالایش و ساخت، به کار گرفته می‌شود. قابلیت اکسیدکنندگی قوی آن، که باعث می‌شود به سرعت با بسیاری از عناصر و ترکیبات واکنش دهد، همراه با در دسترس بودن نسبتاً بالا از طریق فرآیندهای جداسازی هوا، اکسیژن را به یک ماده اولیه کلیدی و یک ابزار ضروری در بسیاری از کاربردهای صنعتی تبدیل کرده است.

این مقاله به بررسی جامع و عمیق کاربردهای متنوع گاز اکسیژن در صنایع مختلف می‌پردازد. از صنایع سنگین فلزی و فرآیندهای متالورژیکی گرفته تا صنایع شیمیایی، شیشه، کاغذ، غذا، پزشکی و حتی اکتشافات فضایی، نقش اکسیژن انکارناپذیر است. علاوه بر این، به روش‌های متداول تولید و شارژ اکسیژن در مقیاس صنعتی و نکات حیاتی و ضروری در زمینه ایمنی کار با این گاز قدرتمند و پرکاربرد خواهیم پرداخت

کاربردهای صنعتی اکسیژن

اکسیژن به دلیل خواص منحصر به فرد خود، از جمله قدرت اکسیدکنندگی بالا، نقش حیاتی در طیف وسیعی از صنایع ایفا می‌کند. این خواص باعث می‌شود که اکسیژن نه تنها به عنوان یک واکنش‌دهنده، بلکه به عنوان یک عامل تسهیل‌کننده یا بهبود دهنده در بسیاری از فرآیندها عمل کند.

۱. صنایع فلزی

صنایع فلزی یکی از بزرگترین مصرف‌کنندگان گاز اکسیژن هستند. خواص اکسیژن در فرآیندهای مختلف فلزکاری، از تولید تا پرداخت، نقش اساسی ایفا می‌کند.

جوشکاری و برشکاری (Oxy-fuel Welding and Cutting): این یکی از شناخته‌شده‌ترین و پرکاربردترین استفاده‌های اکسیژن است. در فرآیندهای جوشکاری و برشکاری اکسی-سوخت، اکسیژن با گازهای سوختی مختلف مانند استیلن (C2H2)، پروپان (C3H8)، یا حتی هیدروژن (H2) مخلوط می‌شود. این مخلوط، هنگام احتراق، شعله‌ای با دمای بسیار بالا تولید می‌کند. به عنوان مثال، شعله اکسی-استیلن می‌تواند به دمای بیش از ۳۰۰۰ درجه سانتی‌گراد برسد که برای ذوب و جوشکاری اکثر فلزات و همچنین برش دقیق آنها با سرعت بالا کافی است. نسبت اکسیژن به سوخت در این فرآیندها قابل تنظیم است تا بتوان شعله خنثی، اکسیدکننده یا کاهنده تولید کرد، که هر کدام برای کاربردهای خاص فلزکاری مناسب است.

فرآیندهای ذوب و پالایش فلزات: در تولید فولاد و سایر آلیاژها، اکسیژن نقشی کلیدی در تسریع فرآیندهای ذوب و پالایش دارد.

کوره های قوس الکتریکی (Electric Arc Furnaces – EAF) و کوره های القایی (Induction Furnaces): در این کوره‌ها، تزریق اکسیژن با سرعت بالا به داخل مذاب فلز، واکنش‌های اکسیداسیون را تسریع می‌بخشد. این امر به ویژه برای حذف ناخالصی‌هایی مانند کربن (C)، فسفر (P) و گوگرد (S) که خواص فلز را کاهش می‌دهند، بسیار مؤثر است. اکسیداسیون کربن به صورت CO یا CO2 از مذاب خارج می‌شود و باعث کاهش زمان ذوب، افزایش بهره‌وری و کاهش مصرف انرژی می‌گردد.

فرآیند اکسیژن پایه (Basic Oxygen Furnace – BOF): در این فرآیند که برای تولید فولاد از چدن مذاب استفاده می‌شود، اکسیژن خالص با سرعت بالا از طریق یک لانس به سطح چدن مذاب دمیده می‌شود. این اکسیژن با کربن، سیلیکون و فسفر واکنش داده و ناخالصی‌ها را به صورت اکسید خارج می‌کند و در نهایت فولاد با کیفیت تولید می‌گردد.

پرداخت سطح فلزات: اکسیژن در برخی فرآیندهای پرداخت سطح برای بهبود کیفیت، مقاومت در برابر خوردگی و ظاهر نهایی محصولات فلزی نیز استفاده می‌شود. برای مثال، در فرآیندهای خاص تمیزکاری یا آماده‌سازی سطح قبل از پوشش‌دهی.

۲. صنایع شیمیایی

صنایع شیمیایی به دلیل خاصیت اکسیدکنندگی قوی اکسیژن، آن را به عنوان یک واکنش‌دهنده اساسی در سنتز بسیاری از مواد شیمیایی پایه و تخصصی به کار می‌گیرند.

تولید مواد شیمیایی: اکسیژن جزء ضروری در تولید طیف وسیعی از مواد شیمیایی صنعتی است

اسید نیتریک (HNO3): این اسید یکی از مواد پایه در صنایع کودسازی، انفجاری و نساجی است. در فرآیند تولید اسید نیتریک، ابتدا آمونیاک (NH3) با اکسیژن در حضور کاتالیزور فلزی (مانند آلیاژ پلاتین-رودیوم) اکسید شده و مونواکسید نیتروژن (NO) تولید می‌شود. سپس NO با اکسیژن بیشتر اکسید شده و دی‌اکسید نیتروژن (NO2) حاصل می‌گردد که این ماده در آب حل شده و اسید نیتریک را تشکیل می‌دهد.

اکسید اتیلن:اکسید اتیلن یک ماده شیمیایی کلیدی در تولید اتیلن گلیکول (ماده اصلی ضد یخ) و همچنین به عنوان ماده اولیه در تولید الکل‌های پلی‌اتیلنی، سورفکتانت‌ها و مواد شوینده کاربرد دارد. این ماده از طریق اکسیداسیون مستقیم اتیلن (C2H4) با اکسیژن در حضور کاتالیزور نقره تولید می‌شود.

دی‌اکسید تیتانیوم (TiO2): این ترکیب یک رنگدانه سفید بسیار مهم است که در صنایع رنگ، پلاستیک، کاغذ، لوازم آرایشی و دارویی به طور گسترده استفاده می‌شود. در فرآیند کلراید ، تیتانیوم دی‌اکسید خالص با کلر واکنش داده و تیتانیوم تتراکلرید (TiCl4) تولید می‌شود. سپس TiCl4 در دماهای بالا با اکسیژن واکنش داده تا TiO2 و کلر بازیافتی تولید کند.

۳. صنایع شیشه و سرامیک

در صنایع تولید شیشه و سرامیک، دمای بسیار بالا برای ذوب مواد اولیه ضروری است. اکسیژن به این فرآیندها کمک شایانی می‌کند.

کوره های ذوب شیشه و لعاب سرامیک: در این صنایع، از مشعل‌های ویژه‌ای به نام مشعل‌های اکسی-سوخت (Oxy-fuel burners) استفاده می‌شود. این مشعل‌ها با ترکیب اکسیژن خالص با گاز طبیعی، پروپان یا سایر سوخت‌ها، شعله‌ای با دمای بسیار بالاتر از شعله‌های مبتنی بر هوای معمولی تولید می‌کنند. شعله‌های اکسی-سوخت می‌توانند به دماهایی بیش از ۲۰۰۰ درجه سانتی‌گراد برسند.

این دمای بالاتر باعث ذوب سریع‌تر مواد اولیه (مانند سیلیس، کربنات سدیم و آهک)، کاهش زمان فرآیند، کاهش مصرف سوخت (به دلیل راندمان بالاتر انتقال حرارت)، کاهش انتشار آلاینده‌های مضر محیط زیست مانند اکسیدهای نیتروژن (NOx) و اکسیدهای گوگرد (SOx) (به دلیل عدم وجود نیتروژن و مقادیر کمتر هوا) و در نهایت بهبود کیفیت محصول نهایی (شیشه شفاف‌تر و سرامیک با خواص بهتر) می‌شود.

۴. صنایع کاغذ و چوب

در فرآیند تولید کاغذ، از اکسیژن برای بهبود کیفیت و کاهش اثرات زیست‌محیطی استفاده می‌شود.

سفیدسازی خمیر کاغذ (Pulp Bleaching): فرآیند تولید کاغذ با کیفیت بالا نیاز به سفید کردن خمیر چوب دارد تا لیگنین (ماده چسبنده رنگی موجود در چوب) حذف شود. در گذشته، این فرآیند عمدتاً با استفاده از ترکیبات کلردار (مانند گاز کلر یا دی‌اکسید کلر) انجام می‌شد که منجر به تولید پساب‌های حاوی مواد آلی کلردار (Organochlorines) می‌شد که برای محیط زیست بسیار مضر بودند.

۵. صنایع غذایی

اکسیژن در صنایع غذایی به دو منظور اصلی استفاده می‌شود: حفظ کیفیت و افزایش ماندگاری محصول، و همچنین در برخی فرآیندهای تولید.

بسته‌بندی با اتمسفر اصلاح‌شده (Modified Atmosphere Packaging – MAP): این تکنیک برای افزایش عمر مفید مواد غذایی تازه مانند گوشت قرمز، ماهی، مرغ، محصولات پخته شده، سالاد و میوه‌ها و سبزیجات فرآوری شده به کار می‌رود. در MAP، هوای داخل بسته‌بندی با مخلوط کنترل شده‌ای از گازها جایگزین می‌شود. این مخلوط معمولاً شامل اکسیژن (O2)، نیتروژن (N2) و دی‌اکسید کربن (CO2) است.

نقش اکسیژن در MAP: اکسیژن در بسته‌بندی گوشت قرمز به حفظ رنگ قرمز روشن آن (به دلیل تشکیل میوگلوبین) کمک می‌کند که برای مصرف‌کننده جذاب است. همچنین، حضور اکسیژن از رشد برخی باکتری‌های بی‌هوازی مضر که می‌توانند باعث فساد سریع غذا شوند، جلوگیری می‌کند. با این حال، نسبت اکسیژن باید با دقت کنترل شود، زیرا اکسیژن خالص می‌تواند باعث اکسیداسیون چربی‌ها (خرابی طعم و بو) و تسریع در رشد میکروارگانیسم‌های هوازی نامطلوب شود. بنابراین، معمولاً اکسیژن با نیتروژن (به عنوان گاز خنثی) و گاهی با دی‌اکسید کربن (که خاصیت ضد میکروبی قوی‌تری دارد) مخلوط می‌شود.

۶. صنایع داروسازی و پزشکی

نقش اکسیژن در حوزه پزشکی بسیار حیاتی و گاهی نجات‌بخش است.

کمک تنفسی (Oxygen Therapy): مهم‌ترین و شناخته‌شده‌ترین کاربرد پزشکی اکسیژن. اکسیژن درمانی برای بیمارانی که دچار مشکلات تنفسی هستند و قادر به دریافت اکسیژن کافی از هوای محیط نیستند، استفاده می‌شود. این شرایط شامل بیماری‌های مزمن انسدادی ریه (COPD)، ذات‌الریه، آسم شدید، نارسایی قلبی، آپنه خواب و همچنین در بیماران پس از جراحی است. اکسیژن خالص یا مخلوطی از اکسیژن و هوا از طریق ماسک، کانولای بینی یا ونتیلاتور به بیمار رسانده می‌شود تا سطح اکسیژن خون (PaO2) را بالا نگه دارد و عملکرد صحیح اندام‌ها را تضمین کند.

شارژ اکسیژن و روش‌های تولید

تولید اکسیژن در مقیاس صنعتی معمولاً از طریق جداسازی اجزای تشکیل‌دهنده هوا انجام می‌شود.

تقطیر برودتی هوا (Cryogenic Air Separation): این روش، رایج‌ترین، اقتصادی‌ترین و کارآمدترین راه برای تولید اکسیژن با خلوص بالا (معمولاً بالای ۹۹.۵%) و در حجم‌های بسیار زیاد است. در این فرآیند، هوا ابتدا فشرده و سپس تا دماهای بسیار پایین (زیر ۱۸۰- درجه سانتی‌گراد) سرد می‌شود تا به حالت مایع درآید. هوای مایع شده، مخلوطی از اکسیژن مایع (، نقطه جوش ۱۸۳- درجه سانتی‌گراد)، نیتروژن مایع (LIN، نقطه جوش ۱۹۶- درجه سانتی‌گراد) و آرگون مایع (Ar، نقطه جوش ۱۸۶- درجه سانتی‌گراد) است. این اجزا بر اساس تفاوت نقطه جوششان، از طریق فرآیند تقطیر در ستون‌های مخصوص (ستون‌های تقطیر دوگانه) به صورت جداگانه تفکیک می‌شوند. اکسیژن گازی یا مایع با خلوص بالا از این فرآیند به دست می‌آید

جذب سطحی نوسان فشار (Pressure Swing Adsorption – PSA) و جذب سطحی نوسان خلاء (Vacuum Pressure Swing Adsorption – VPSA): این روش‌ها برای تولید اکسیژن در مقیاس کوچکتر، یا در محل (On-site) و در صنایعی که نیاز به اکسیژن با خلوص متوسط (حدود ۹۰-۹۵%) دارند، مناسب‌تر هستند. در این فرآیندها، از مواد جاذب مولکولی (مانند زئولیت‌های کربن یا کربن فعال) استفاده می‌شود که نیتروژن را با شدت بیشتری نسبت به اکسیژن جذب می‌کنند.

PSA: هوا تحت فشار وارد مخازنی حاوی جاذب می‌شود. نیتروژن جذب شده و اکسیژن از مخزن خارج می‌گردد. پس از اشباع شدن جاذب، فشار مخزن کاهش یافته (فشار زدایی) و نیتروژن جذب شده آزاد شده و برای احیا مخزن خارج می‌شود. این چرخه به طور مداوم تکرار می‌شود

VPSA: مشابه PSA است، اما برای احیای جاذب از خلاء نیز استفاده می‌شود که می‌تواند بازدهی را افزایش دهد.

نحوه شارژ و نگهداری اکسیژن:

پس از تولید، اکسیژن صنعتی به صورت‌های مختلفی شارژ و منتقل می‌شود:

کپسول‌های گاز فشرده: اکسیژن گازی معمولاً در کپسول‌های فولادی یا آلیاژی تحت فشار بالا (از ۱۵۰ تا ۲۰۰ بار یا بیشتر) شارژ می‌شود. این کپسول‌ها در اندازه‌های مختلفی از کپسول‌های کوچک قابل حمل تا سیلندرهای بزرگ صنعتی وجود دارند.

مخازن کرایوژنیک (برای اکسیژن مایع): اکسیژن مایع (LOX) که چگالی بالاتری دارد و برای انتقال مقادیر زیاد در مسافت‌های طولانی یا برای کاربردهای حجیم (مانند بیمارستان‌ها و کارخانه‌های فولاد) استفاده می‌شود، در مخازن دوجداره عایق‌بندی شده در دماهای بسیار پایین (-۱۸۳ درجه سانتی‌گراد) نگهداری و منتقل می‌گردد. این مخازن به دلیل اتلاف حرارت بسیار کم، می‌توانند اکسیژن مایع را برای مدت طولانی ذخیره کنند.

نکات ایمنی در کار با گاز اکسیژن

اکسیژن گازی بی‌رنگ، بی‌بو و بی‌مزه است. اما نباید قابلیت اشتعال‌زا بودن آن را دست کم گرفت. اکسیژن به خودی خود قابل اشتعال نیست، اما یک اکسید کننده بسیار قوی است و باعث تسریع شدید و ناگهانی احتراق مواد دیگر می‌شود. حتی موادی که در شرایط عادی به سختی مشتعل می‌شوند، در حضور اکسیژن خالص یا غنی‌شده به شدت واکنش نشان می‌دهند. بنابراین، رعایت دقیق نکات ایمنی زیر حیاتی است:

جلوگیری از تماس با مواد قابل اشتعال، روغن و گریس: این مهم‌ترین اصل ایمنی است. اکسیژن و تجهیزات مرتبط با آن (شیرها، رگلاتورها، شلنگ‌ها، اتصالات) باید کاملاً عاری از هرگونه روغن، گریس، پارچه چرب، گرد و غبار یا هر ماده آلی قابل اشتعال باشند. تماس این مواد با اکسیژن تحت فشار می‌تواند منجر به احتراق خودبخودی (Auto-ignition) و انفجارهای شدید شود. به همین دلیل، در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، کارکنان اجازه استفاده از روغن و گریس روی تجهیزات مرتبط با اکسیژن را ندارند.

استفاده از تجهیزات مخصوص اکسیژن: تمام تجهیزات و اتصالات مورد استفاده در سیستم‌های اکسیژن باید به طور خاص برای این گاز طراحی شده باشند. این تجهیزات معمولاً از موادی ساخته می‌شوند که با اکسیژن واکنش نمی‌دهند و عاری از روغن و گریس هستند. رگلاتورها، شیرها، شلنگ‌ها و اتصالات باید تمیز و مخصوص اکسیژن باشند.

بررسی نشتی: قبل از استفاده، از سلامت و آب‌بندی بودن تمام اتصالات و شیرها اطمینان حاصل کنید. نشتی اکسیژن می‌تواند غلظت آن را در محیط افزایش داده و خطر آتش‌سوزی را تشدید کند. در صورت مشکوک بودن به نشتی، از ابزارهای ضد جرقه برای بررسی استفاده کنید.

تهویه مناسب محیط کار: محیطی که با اکسیژن کار می‌شود، باید دارای تهویه مناسب و کافی باشد تا از تجمع احتمالی اکسیژن اضافی در فضا جلوگیری شود. این امر به ویژه در فضاهای بسته اهمیت دارد.

عدم استفاده از اکسیژن در تنفس مستقیم بدون تجهیزات مناسب: هرگز نباید مستقیماً از کپسول اکسیژن فشرده بدون استفاده از رگلاتور فشار شکن (Pressure Regulator) برای تنفس استفاده کرد. فشار بالای اکسیژن در کپسول می‌تواند به ریه‌ها آسیب جدی وارد کند. همچنین، در برخی کاربردهای تنفسی، مخلوط اکسیژن با گازهای دیگر یا رطوبت‌دهی به اکسیژن ضروری است.

هشدار در مورد “تجدید حیات” (Enrichment): اکسیژن تنها سوخت نیست، بلکه محرک احتراق است. به عبارت دیگر، اگر اکسیژن کافی وجود داشته باشد، تقریباً هر ماده‌ای می‌تواند بسوزد. لباس‌های آغشته به روغن یا مواد قابل اشتعال که در معرض اکسیژن قرار گرفته‌اند، به شدت آتش‌گیر می‌شوند.

جابجایی و نگهداری صحیح کپسول‌ها: کپسول‌های اکسیژن  بعد از شارژ باید به صورت عمودی و با استفاده از چرخ دستی‌های مخصوص حمل شوند. نباید آنها را کشید، غلتاند یا رها کرد. شیر کپسول‌ها باید در زمان عدم استفاده بسته باشد. کپسول‌های خالی و پر باید از هم جدا نگهداری شوند.

دوری از منابع احتراق: هنگام کار با اکسیژن، از هرگونه منبع اشتعال مانند شعله باز، جرقه، سطوح داغ، جوشکاری، سیگار کشیدن و تجهیزات الکتریکی که جرقه تولید می‌کنند، دوری کنید.

آموزش کارکنان: تمام افرادی که با گاز اکسیژن سروکار دارند، باید آموزش‌های لازم در خصوص خواص، خطرات و روش‌های ایمن کار با آن را دیده باشند.

گاز اکسیژن، با وجود ماهیت نامرئی و بی‌بوی خود، حضوری پررنگ و تاثیرگذار در قلب تپنده بسیاری از فرآیندهای صنعتی مدرن دارد. از قدرت خام شعله‌های جوشکاری و برشکاری که زیربنای صنایع فلزی را تشکیل می‌دهند، تا نقش حیاتی آن در تولید مواد شیمیایی پایه، بهبود فرآیندهای شیشه‌گری و سرامیک‌سازی، و همچنین کاربردهای تخصصی در صنایع غذایی، داروسازی، پزشکی و حتی پیشبرد مرزهای اکتشافات فضایی، اکسیژن یک عنصر ضروری و همه‌کاره است.

درک عمیق از خواص شیمیایی و فیزیکی اکسیژن، شناخت صحیح کاربردهای متنوع آن در صنایع مختلف، آشنایی با روش‌های نوین تولید و شارژ آن، و مهم‌تر از همه، پایبندی بی‌چون و چرا به اصول ایمنی در هنگام کار با این گاز قدرتمند، نه تنها تضمین‌کننده بهره‌وری و کیفیت در فرآیندهای صنعتی است، بلکه حافظ جان و سلامت کارکنان و سلامت محیط زیست نیز خواهد بود. با رعایت این اصول، می‌توان از پتانسیل کامل این گاز حیاتی در راستای پیشرفت صنایع و بهبود کیفیت زندگی بهره برد.

قیمت پرکردن کپسول اکسیژن آزمایشگاهی

کپسول‌های اکسیژن در مصارف مختلفی از جمله پزشکی و آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌گیرند و قیمت پر کردن آن‌ها تحت تأثیر عوامل گوناگونی قرار دارد. یکی از مهم‌ترین عواملی که بر قیمت گاز اکسیژن تاثیر میگذارد، خلوص اکسیژن است؛ به این معنی که اکسیژن با درجه خلوص بالاتر، معمولاً هزینه بیشتری برای پر کردن دارد. همچنین، حجم کپسول نیز مستقیماً بر قیمت تأثیر می‌گذارد؛ کپسول‌های بزرگتر که ظرفیت بیشتری دارند، به طور طبیعی به اکسیژن بیشتری نیاز دارند و در نتیجه هزینه پر کردن آن‌ها نیز بالاتر خواهد بود. علاوه بر این، ممکن است هزینه‌های جانبی مانند هزینه حمل و نقل، هزینه خدمات در محل (در صورت ارائه) و همچنین نوسانات بازار نیز در قیمت نهایی مؤثر باشند.

در مواردی مانند “اکسیژن آزمایشگاهی”، که نیاز به خلوص بسیار بالا و استانداردهای کیفی خاصی وجود دارد، ممکن است قیمت‌ها با کپسول‌های اکسیژن مورد استفاده در مصارف عمومی متفاوت باشد. این تفاوت قیمت به دلیل فرآیندهای پیچیده‌تر تولید و تضمین کیفیت اکسیژن برای کاربردهای تخصصی است. بنابراین، برای دریافت دقیق‌ترین اطلاعات در مورد قیمت پر کردن کپسول اکسیژن، توصیه می‌شود که با توجه به نیاز و کاربرد خاص خود، با مراکز فروش از جمله شرکت سپهر گاز کاویان تماس حاصل فرمایید و جزئیات مورد نیاز را جویا شوید.