Gas Supply for Gas Chromatography: How to Compare the Costs of Cylinders and Generators

Význam tématu

Dodávka plynů pro plynovou chromatografii je jedním z klíčových provozních nákladů a zároveň významným faktorem z hlediska bezpečnosti, provozní spolehlivosti a estetického uspořádání laboratoře. Při vyšších průtocích plynů přináší použití generátorů výrazné snížení nákladů, minimalizaci práce spojené se výměnou láhví a eliminaci rizik spjatých s vysokotlakými zásobníky.

Cíle a přehled studie / článku

Bulletin 921 popisuje postupy pro porovnání nákladů na provoz vodíkových, dusíkových a kompresorových generátorů s využíváním plynových láhví. Studie uvádí formát výpočtů pro stanovení doby návratnosti investice (payback time) a předkládá příkladové tabulky, jež lze adaptovat na místní ceny plynu, práce a nájemné láhví.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika vychází z odhadu roční spotřeby plynů pro provoz chromatografů 24 hodin denně po 365 dnů. Do nákladů láhví byly započteny ceny plynů, měsíční nájemné, regulační armatury, příchytná zařízení a práce na výměnu. Pro generátory byly uvažovány pořizovací ceny, náklady na spotřební filtry a kartuše, bez zahrnutí nákladů za elektřinu a běžné opravy.

Instrumentace:

• Packard vodíkové generátory modely 9100 (125 cc/min), 9200 (250 cc/min), 9400 (500 cc/min), 9800 (1200 cc/min)
• Packard nulový vzduch modely 1000 a 2500
• Air Products dusíkový generátor s membránou a OMI-4 čističkami
• Jun-Air bezolejové kompresory modely 2000-40MD, 600-25MD, 200-1.5B

Hlavní výsledky a diskuse

Příkladové výpočty ukazují, že:

• Vodíkové generátory mají dobu návratnosti často mezi 10 až 30 měsíci v závislosti na průtoku a cenách plynu. Při spotřebě nad 500 cc/min se úspory po 5 letech pohybují v řádu desítek tisíc dolarů vzhledem k náhradě helium- či vodíkových láhví.
• Generátory vzduchu (flow 1–2,5 l/min) dosahují návratnosti do 3–6 měsíců a šetří desítky tisíc dolarů při provozu na plný úvazek. I včetně pořízení kompresoru je ekonomika výrazně příznivá.
• Membránové dusíkové generátory zajišťují návratnost kolem 8–17 měsíců a po 5 letech přinášejí úsporu přes 30 000 USD.

Přínosy a praktické využití metody

Hlavní přínosy přechodu na generátory:

• Stálý nepřetržitý zdroj plynu bez rizika vyčerpání láhví.
• Nižší riziko vysokotlakých úniků a exploze – generátory pracují do 125 psig.
• Eliminace práce a nákladů spojených s manipulací, skladováním a kontrolou plynových láhví.
• Zlepšení estetiky a bezpečnostního pořádku v laboratoři.
• Vyšší stabilita základní linie a nižší šum detektorů díky čistému plynu „on-demand“.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se rozšíření generátorů s pokročilou telemetrií a dálkovým dohledem, integrovanou diagnostikou a automatizovanou údržbou. Dále budou vyvíjeny kompaktnější moduly pro přenosné chromatografy a systémy napájené obnovitelnou energií. Vzhledem k rostoucím cenám inertních plynů lze předpokládat další přechod od heliových k vodíkovým generátorům.

Závěr

Porovnání nákladů prokázalo, že při středních a vysokých průtocích plynů generátory zpravidla dosahují návratnosti investice pod 24 měsíců. Kromě ekonomického zisku poskytují vyšší bezpečnost, pohodlí a estetickou úroveň pracovního prostředí. Doporučuje se přechod na generátory při průměrných průtocích nad 500 cc/min pro vodík, 1000 cc/min pro vzduch a dusík.

Reference

• Sigma-Aldrich Co. Bulletin 921, Gas Supply for Gas Chromatography: How to Compare the Costs of Cylinders and Generators, 1998.