طرح کارخانه تولید اکسیژن

آخرین ویرایش در ۱۴۰۵/۰۷/۱۷

تولید اکسیژن طبی و صنعتی در نگاه اول به جداسازی یک جزء از هوا محدود می شود، اما در عمل انتخاب خلوص محصول، شیوه تامین اکسیژن، ظرفیت پایدار، استانداردهای ایمنی و فاصله مصرف کننده تا کارخانه، ماهیت اقتصادی طرح را تعیین می کنند. کارخانه ای که اکسیژن غنی شده با خلوص حدود ۹۳ درصد را از هوای محیط به روش جذب نوسانی فشار تولید می کند، از نظر ماشین آلات، تجهیزات ذخیره سازی و سرمایه مورد نیاز با واحد برودتی تولید اکسیژن مایع یا گاز با خلوص ۹۹.۵ درصد یکسان نیست. این تمایز باید پیش از هر برآورد مالی روشن شود.

در این بررسی، سناریوی اصلی یک واحد مستقل PSA با ظرفیت اسمی ۳۰ نرمال مترمکعب در ساعت، محصول گازی در محدوده خلوص ۹۰ تا ۹۶ درصد و امکان پرکنی سیلندر است. کاربرد پزشکی محصول تنها در صورت رعایت الزامات دارویی، مجوزهای لازم، کنترل مستمر آلاینده ها و پذیرش مشخصات محصول از سوی مرجع صلاحیت دار قابل طرح است. داده های آماری با ذکر سال و منبع ارائه شده اند و اعداد زمین، هزینه و درآمد که برای مکان معین استعلام نشده اند، صرفا برآورد مهندسی یا فرض سناریوی پایه هستند؛ بنابراین این مقاله جایگزین طرح توجیهی اختصاصی نیست.

شناخت محصول و تفاوت اکسیژن طبی با صنعتی

اکسیژن مولکولی با فرمول O2 در شرایط معمول گازی بی رنگ و بی بو است و نزدیک به ۲۰.۹ درصد حجم هوای خشک را تشکیل می دهد. اکسیژن خود ماده سوختنی نیست، اما با تقویت اکسیداسیون می تواند سرعت و شدت آتش سوزی را به طور چشمگیری افزایش دهد. از این رو محل تولید، مسیر انتقال، مخزن و حتی ابزار تعمیراتی باید از ابتدا برای سرویس اکسیژن انتخاب شوند. در کاربرد صنعتی، ارزش محصول با خلوص، فشار، دبی و نوع مصرف مشخص می شود؛ در کاربرد درمانی، الزامات هویت، کیفیت دارویی، رهگیری بچ و شرایط نگهداری و توزیع نیز اضافه می شوند [۱، ۲].

گاز اکسیژن طبی، اکسیژن ۹۳ و اکسیژن صنعتی

سازمان جهانی بهداشت میان اکسیژن دارویی حاصل از جداسازی برودتی هوا و اکسیژن تولیدشده با PSA تمایز قائل است. برای اکسیژن حاصل از مایع سازی هوا، حداقل خلوص ۹۹.۵ درصد حجمی در فارماکوپه بین المللی گزارش شده است. برای اکسیژن ۹۳ حاصل از PSA، محدوده ۹۳±۳ درصد حجمی یعنی ۹۰ تا ۹۶ درصد در راهنمای فنی WHO مطرح می شود. این دو عنوان مشخصات یکسانی ندارند و خلوص ۹۳ درصد به تنهایی برای تایید مصرف پزشکی کافی نیست؛ حدود آلاینده ها، روش پایش، مدارک تولید و تایید تنظیم گر نیز ضروری است [۱، ۳].

در صنعت، اکسیژن می تواند برای برش و جوشکاری، کوره های فولاد و فلزات، غنی سازی احتراق، فرآیندهای شیمیایی و تصفیه آب و فاضلاب مصرف شود. همه این موارد به خلوص مشابهی نیاز ندارند. مثلا تجهیزی که برای غنی سازی هوای ورودی کوره طراحی شده است ممکن است اکسیژن PSA را بپذیرد، ولی قرارداد نیازمند اکسیژن ۹۹.۵ درصد یا بالاتر با همان دستگاه قابل تامین نیست. بنابراین تعریف محصول در مرحله امکان سنجی باید دست کم شامل خلوص مجاز، دبی، فشار در نقطه تحویل، میزان مجاز رطوبت و ناخالصی، شکل فیزیکی و استاندارد پذیرش باشد.

اکسیژن مایع و تفاوت آن با محصول PSA

اکسیژن مایع در دمای بسیار پایین و با سامانه های کرایوژنیک تولید و در مخازن عایق مخصوص نگهداری می شود. خط متداول PSA مستقیما اکسیژن مایع تولید نمی کند؛ تبدیل محصول PSA به مایع مستلزم تجهیزات برودتی جداگانه و بررسی مستقل انرژی و اقتصاد فرآیند است. برای واحدهایی که هم به نیتروژن، هم آرگون و هم اکسیژن با خلوص بالا در مقیاس زیاد نیاز دارند، واحد جداسازی هوای برودتی می تواند گزینه اصلی باشد. در مقابل، در ظرفیت های محدود و نیاز به اکسیژن گازی حدود ۹۳ درصد، PSA معمولا ساختار فنی ساده تری دارد. این قاعده مطلق نیست و نتیجه نهایی به ترکیب محصولات، ساعات کار، قیمت انرژی و قرارداد مصرف وابسته است.

انتخاب فناوری تولید اکسیژن و مقیاس مناسب کارخانه

سه مسیر صنعتی مهم برای تامین اکسیژن عبارت اند از جداسازی برودتی هوا، جذب نوسانی فشار و استفاده از سامانه های غشایی برای غنی سازی اکسیژن با خلوص متناسب با کاربرد. گزینه اول برای خلوص زیاد و مقیاس بزرگ و گزینه دوم برای تولید گاز در محل یا کارخانه های کوچک و متوسط بسیار رایج است. سامانه غشایی عموما برای غنی سازی نسبی هوا کاربرد دارد و نباید بدون تضمین سازنده به عنوان جایگزین مستقیم PSA پزشکی معرفی شود. انتخاب فناوری بر اساس حداکثر و حداقل تقاضای ساعتی، فشار تحویل، ظرفیت واقعی در فصل گرم، دسترس پذیری قطعات، الزامات دارویی و امکان افزایش ظرفیت انجام می شود.

در سناریوی این مقاله، فناوری PSA به این دلیل انتخاب شده که محصول هدف گازی است، ظرفیت اسمی ۳۰ نرمال مترمکعب در ساعت دارد و واحد پرکنی سیلندر جزو طرح است. این انتخاب تایید کننده مناسب بودن PSA برای هر مشتری یا هر منطقه نیست. اگر مطالعه بازار منطقه نشان دهد تقاضای غالب، اکسیژن مایع یا اکسیژن صنعتی با خلوص دست کم ۹۹.۵ درصد است، باید سناریوی برودتی مجزا تدوین شود.

فرآیند تولید اکسیژن با سیستم PSA

ماده ورودی خط، هوای محیط است؛ جداسازی بر پایه تفاوت جذب سطحی مولکول ها در بستر زئولیت انجام می شود، نه واکنش شیمیایی تولید اکسیژن. جریان کلی شامل برداشت هوا، فشرده سازی، حذف آب و روغن و ذرات، عبور تناوبی از بسترهای جاذب، مخزن یکنواخت ساز، پایش کیفیت، تقویت فشار در صورت پرکنی سیلندر و تحویل محصول است. خروجی تخلیه بسترها عمدتا گازی غنی از نیتروژن است که به صورت خودکار قابل فروش یا استفاده دارویی نیست؛ بهره برداری از آن نیازمند فرآوری و تایید مستقل است. محدوده ظرفیت های معرفی شده در راهنمای WHO برای واحدهای PSA پزشکی معمولا از حدود ۲ تا ۲۰۰ نرمال مترمکعب در ساعت است [۳].

دریافت هوا، کمپرسور و آماده سازی خوراک

هوای ورودی باید از محل کم گردوغبار و دور از دود، خروجی اگزوز، بخار حلال و منابع آلاینده برداشت شود. کمپرسور پیچی یا فناوری سازگار دیگر، هوا را تا فشار طراحی سیستم PSA متراکم می کند. ظرفیت آن بر اساس دبی آزاد تحویلی در شرایط واقعی محل، ارتفاع، دمای هوای ورودی، افت فشار فیلترها و ضریب اطمینان تعیین می شود؛ درج تنها یک قدرت نامی به کیلووات بدون منحنی دبی-فشار برای خرید کافی نیست.

رطوبت و آلاینده های روغنی پیش از ورود به بستر زئولیت کاهش می یابند. جداکننده میعانات، خشک کن، فیلتر ذرات و فیلتر هم گرا و در صورت نیاز جاذب کربنی به صورت زنجیره ای انتخاب می شوند. ورود آب به بستر سبب اشغال ظرفیت جذب و افت عملکرد می شود؛ مشکل صرفا یک واکنش شیمیایی قطعی میان آب و زئولیت نیست. ارزیابی این مرحله با ثبت نقطه شبنم، اختلاف فشار فیلترها و برنامه تعویض المنت انجام می شود.

جداسازی نیتروژن در برج های زئولیتی

در پیکربندی متداول دوبرجی PSA، یک برج در فشار بالاتر نیتروژن را ترجیحا جذب می کند و جریان غنی از اکسیژن از آن عبور می کند. همزمان برج دوم با افت فشار و شستشو احیا می شود؛ سپس نقش برج ها عوض می شود. زمان سیکل، میزان جریان شستشو، فشار جذب و تعادل فشار بین برج ها باید به گونه ای تنظیم شوند که در تمام محدوده بار، خلوص و دبی محصول حفظ شود. کوچک انتخاب کردن بستر یا فرسودگی شیرهای تغییر مسیر، از علت های کاهش ظرفیت مفید خط است.

برای ظرفیت مبنای ۳۰ نرمال مترمکعب در ساعت و خلوص فرضی ۹۳ درصد، خروجی شامل حدود ۲۷.۹ نرمال مترمکعب اکسیژن مولکولی در هر ساعت است. اگر بازیافت اکسیژن موجود در خوراک به طور فرضی ۴۰ درصد باشد، نیاز نظری هوای خشک نزدیک به ۳۳۳ نرمال مترمکعب در ساعت خواهد بود: ۲۷.۹ تقسیم بر حاصل ضرب ۰.۲۰۹ در ۰.۴۰. با لحاظ تلفات و شرایط واقعی، بازه ۳۳۰ تا ۴۰۰ نرمال مترمکعب در ساعت برای شروع بررسی کمپرسور قابل طرح است؛ این عدد مشخصات قطعی خرید نیست و باید با دیتاشیت تضمینی سازنده جایگزین شود. «دبی محصول اکسیژن ۹۳» را نباید با حجم اکسیژن خالص موجود در محصول اشتباه گرفت.

ذخیره گاز، پایش پیوسته و انحراف محصول نامنطبق

مخزن بالانس محصول تغییرات لحظه ای فشار و دبی را هموار می کند. خلوص سنج اکسیژن، فشارسنج، ثبت داده، سنجش رطوبت در محل مناسب و آلارم های مستقل باید بخشی از مدار حفاظت کیفیت باشند. افت خلوص زیر حد تایید شده یا خروج فشار از محدوده نباید فقط روی نمایشگر دیده شود؛ باید به هشدار، قطع یا انحراف خودکار محصول نامنطبق و جلوگیری از ورود آن به مسیر مصرف منجر شود. برای محصول دارویی، نمونه برداری و آزمون های دوره ای آلاینده ها مکمل سنجش برخط درصد اکسیژن هستند.

فشرده سازی محصول و پرکنی سیلندر

اکسیژن کم فشار PSA برای پر شدن در سیلندرهای پرفشار به کمپرسور بوستر مخصوص سرویس اکسیژن و مجموعه منیفولد، شیر یکطرفه، رگلاتور و کنترل ایمنی نیاز دارد. برای مدل مبنا، ظرفیت بوستر باید با دبی ۳۰ نرمال مترمکعب در ساعت هماهنگ باشد؛ انتخاب بوستر ۱۵ نرمال مترمکعب در ساعت در کنار ژنراتور ۳۰، در صورتی که کل محصول باید کپسول شود، نیمی از تولید بالقوه را در مرحله پرکنی محدود می کند. از روغن ها، گریس ها و قطعات تایید نشده برای تماس با اکسیژن نباید استفاده شود.

در یک مثال عملیاتی، سیلندر با حجم آبی ۴۰ لیتر و فشار اسمی پرکنی ۱۵۰ بار، حدود ۶ نرمال مترمکعب گاز ایده آل را در خود جای می دهد؛ مقدار قابل تحویل واقعی به دما، فشار باقیمانده و ضریب تراکم پذیری بستگی دارد. بنابراین خط ۳۰ نرمال مترمکعب در ساعت از نظر نظری معادل پرکنی حدود ۵ سیلندر در ساعت است. این محاسبه برای برنامه ریزی لجستیک است و جایگزین روش ایمن پرکنی، آزمون دوره ای سیلندر و کنترل دمای تراکم نیست.

ماشین آلات اصلی، گلوگاه ها و معیارهای خرید

انتخاب ماشین آلات باید با یک ضمانت عملکرد یکپارچه انجام شود: سازنده یا پیمانکار باید ظرفیت خالص خروجی در شرایط اقلیمی سایت، خلوص، فشار، مصرف ویژه، نویز، کیفیت هوای ورودی و زمان آماده به کاری را تعریف کند. فهرست تجهیزات به تنهایی برای خرید کفایت ندارد؛ اختلاف عملکرد یک کمپرسور، بستر یا بوستر می تواند ظرفیت واقعی کل خط را کاهش دهد.

برای تحلیل قیمت تجهیزات باید مرز هر پیشنهاد مشخص باشد. در فهرست های قابل مشاهده عرضه کنندگان هندی، برای سامانه PSA حدود ۳۰ نرمال مترمکعب در ساعت آگهی هایی از حدود یک میلیون روپیه تا حدود ۶.۶۹ میلیون روپیه دیده می شود؛ یکسان دانستن این اعداد خطاست، زیرا اجزای مشمول قیمت، کیفیت مستندات، بوستر، سیلندرها و خدمات راه اندازی در آگهی ها یکسان یا کاملا شفاف نیستند [۱۰، ۱۱]. این اعداد «قیمت معامله قطعی ایران در سال ۱۴۰۵» نیستند. برآورد سرمایه گذاری این مقاله به جای تبدیل غیرمستند این آگهی ها به تومان، در واحد دلار سناریویی و با ریز اقلام ارائه می شود.

در ارزیابی فنی پیشنهاد فروشنده، آزمون پذیرش کارخانه (FAT)، آزمون پذیرش در محل (SAT)، ضمانت دبی در ۳۰ درجه یا بیشترین دمای طراحی، برنامه قطعات مصرفی حداقل دو سال و هزینه آموزش اپراتورها ارزش بیشتری از رقم تبلیغاتی ابتدایی دارند. کمپرسور، فیلتر و شیرهای پنوماتیک معمولا قطعاتی با نیاز نگهداری تکرارشونده اند؛ بدون تامین آنها توقف تولید طولانی می شود.

ظرفیت تولید، بالانس خط و مواد مصرفی

ظرفیت اسمی برای محاسبه فروش کافی نیست. واحد Nm³ در این محاسبات حجم گاز خشک در شرایط مرجع صفر درجه سلسیوس و فشار ۱۰۱.۳۲۵ کیلوپاسکال است؛ اختلاف این مرجع با شرایط تعریف شده در کاتالوگ برخی سازندگان باید پیش از مقایسه دبی ها اصلاح شود. در مدل مبنای انتخاب شده، واحد در ۳۰۰ روز برنامه ریزی شده سالانه و ۲۰ ساعت برنامه روزانه فعالیت می کند؛ این ارقام معادل ۶۰۰۰ ساعت تقویمی تولید هستند. با فرض دسترس پذیری موثر ۸۵ درصد به دلیل توقف سرویس، تغییر سیلندر و افت های عملیاتی، زمان موثر برابر ۵۱۰۰ ساعت و تولید ناخالص واقعی حدود ۱۵۳ هزار نرمال مترمکعب می شود. با فرض اینکه ۹۵ درصد این مقدار به عنوان محصول قابل تحویل و فروخته شده ثبت شود، مقدار فروش مدل ۱۴۵ هزار و ۳۵۰ نرمال مترمکعب در سال خواهد بود.

این ظرفیت تقریبا معادل ۴۸۴.۵ نرمال مترمکعب فروش در روز برنامه ریزی شده یا نزدیک به ۸۱ سیلندر معادل ۶ نرمال مترمکعب در روز است. برای چرخه سه روزه گردش سیلندر، ۲۴۰ سیلندر به عنوان موجودی اولیه فرض شده است؛ در صورت طولانی شدن بازگشت ظروف یا توزیع جغرافیایی گسترده، این تعداد باید افزایش یابد. در مقابل، برای مصرف مستقیم از خط لوله ممکن است هزینه سبد سیلندر اساسا حذف و پیکربندی سرمایه گذاری تغییر کند.

ماده اولیه مصرف شونده در معنای شیمیایی، هوای محیط است و هزینه خرید ماده اصلی ندارد. با فرض خوراک تقریبی ۳۳۳ نرمال مترمکعب هوا در هر ساعت موثر، در ۵۱۰۰ ساعت حدود ۱.۷۰ میلیون نرمال مترمکعب هوا از ورودی سیستم عبور می کند. این حجم برداشت هوا است، نه حجم اکسیژن تولیدشده و نه خرید کالای خام. مواد و اقلام دارای هزینه شامل المنت های فیلتر، مواد پاکسازی سازگار با اکسیژن، قطعات شیرها و کمپرسور، آزمون و کالیبراسیون، درپوش و برچسب سیلندر و به مرور زمان جاذب زئولیت است. ادعای عدم نیاز دستگاه به هیچ قطعه مصرفی از نظر بهره برداری قابل قبول نیست.

کنترل کیفیت، ایمنی و الزامات اکسیژن طبی

کیفیت اکسیژن پزشکی تنها با نمایش «۹۳%» بر روی آنالایزر تایید نمی شود. معیارهای لازم شامل هویت و خلوص گاز، رطوبت، دی اکسیدکربن، مونوکسیدکربن، آلاینده های روغنی یا هیدروکربنی و سایر ناخالصی های موضوع مشخصات معتبر، روش آزمون، سوابق کالیبراسیون و قابلیت رهگیری است. سازمان جهانی بهداشت اکسیژن دارویی را داروی ضروری می داند و میان گاز پزشکی تولیدشده تحت شرایط کنترل شده و اکسیژن صنعتی تفاوت قائل است [۲]. حدود عددی پذیرش همه آلاینده ها باید از فارماکوپه پذیرفته شده در کشور و پرونده مجوز محصول استخراج شوند؛ نمی توان آنها را با یک جدول عمومی ثابت برای تمام خطوط جایگزین کرد.

الزامات عملیاتی و استانداردهای مرتبط

مستند فنی WHO سال ۲۰۲۰ برای نیروگاه های PSA و سند جامع تر سال ۲۰۲۴ درباره تجهیزات تولید، ذخیره و توزیع اکسیژن در مراکز درمانی مبنای مناسبی برای بررسی الزامات هستند [۳، ۴]. استاندارد ISO ۷۳۹۶-۱:۲۰۱۶ درباره شبکه لوله کشی گازهای پزشکی و سیستم های تغذیه آن است؛ این استاندارد میان اکسیژن و اکسیژن ۹۳ تمایز می گذارد. استاندارد قدیمی ISO ۱۰۰۸۳:۲۰۰۶ بر اساس فهرست رسمی ISO دیگر معتبر نیست و نباید بدون توجه به وضعیت نسخه جایگزین، مرجع اصلی طراحی جدید معرفی شود [۵، ۶].

برای سیلندر فولادی بدون درز، خانواده ISO ۹۸۰۹ در طراحی و آزمون اهمیت دارد و در خصوص سازگاری تجهیزات پزشکی در تماس با اکسیژن، ISO ۱۵۰۰۱:۲۰۱۰ مرجع مرتبطی است [۷، ۸]. تمیزی برای سرویس اکسیژن در تجهیزات خطوط و شیرها موضوع راهنمای CGA G-۴.۱ نیز هست [۹]. اجرای استاندارد بین المللی به تنهایی جای مجوزها و مقررات الزامی ایران را نمی گیرد.

اکسیژن غنی شده، آتش را شدیدتر می کند. حفاظت در برابر روغن و گریس، انتخاب واشر و روانکار تایید شده، کنترل الکتریسیته ساکن، آزمون نشتی، تهویه، فاصله ایمن سیلندرهای پر و خالی، حفاظت در برابر سقوط و گرما و آموزش کارکنان الزامی است. هرگاه محصول دارویی باشد، جداسازی و شناسایی سیلندر نامنطبق، بررسی دوره ای اعتبار بازرسی ظروف و مستندسازی تمیزکاری و پرکنی نیز باید در رویه های اجرایی تعریف شود.

معرفی کد آیسیک و کد محصول اکسیژن طبی و صنعتی

کد طبقه بندی فعالیت صنعتی با کد شناسایی کالای تولیدی یکسان نیست. در طبقه بندی بین المللی ISIC نسخه چهار، تولید گازهای صنعتی یا طبی فشرده و مایع در رده ۲۰۱۱، «ساخت مواد شیمیایی اساسی»، قرار می گیرد. در نسخه قدیمی تر ISIC Rev.۳، رده مرتبط ۲۴۱۱ بود؛ از این رو درج یک شناسه قدیمی بدون اعلام نسخه طبقه بندی می تواند برای متقاضی گمراه کننده باشد [۱۲].

برای پروانه صنعتی ایران، شناسه فعالیت و کد محصول ده رقمی یا سایر شناسه های مورد استفاده در سامانه رسمی باید با عنوان دقیق «اکسیژن طبی»، «اکسیژن صنعتی»، حالت گازی یا مایع و شکل تحویل تطبیق داده شود. شماره محصول ملی را نمی توان تنها از روی ISIC چهار رقمی نتیجه گرفت. به دلیل در دسترس نبودن تایید رسمی و روزآمد برای ردیف ملی مشخص در این بررسی، اعلام یک کد ده رقمی به عنوان کد قطعی مجوز سال ۱۴۰۵ انجام نمی شود؛ این کد باید در زمان ثبت درخواست از فهرست جاری وزارت صنعت استخراج و تایید شود.

کد تعرفه گمرکی و HS Code اکسیژن

در نظام هماهنگ شده بین المللی کالا، کد شش رقمی اکسیژن ۲۸۰۴۴۰ است و شرح آن Oxygen است. در بسیاری از اظهارنامه های ملی، این شناسه با صفرهای انتهایی به صورت ۲۸۰۴۴۰۰۰ نمایش داده می شود. شش رقم اول تعریف بین المللی دارد، اما ردیف ملی هشت یا ده رقمی، تعرفه موثر، معافیت و تشریفات صادرات باید در تاریخ انجام معامله از گمرک و کتاب مقررات همان سال استعلام شوند [۱۳].

در تحلیل تجارت باید توجه داشت که ردیف ۲۸۰۴۴۰ می تواند شکل های مختلف اکسیژن اعم از مایع و گازی را در بر گیرد و آمار گمرکی لزوما اکسیژن طبی را از صنعتی تفکیک نمی کند. حتی اگر برچسب یک پایگاه «Medical oxygen» باشد، صرف استفاده از کد یکسان دلیل تفکیک دقیق همه محموله ها نیست. همچنین ارزش گمرکی دلاری معادل قیمت خرده فروشی داخلی یا قیمت تحویل سیلندر به مصرف کننده نیست.

مجوزهای احداث و بهره برداری کارخانه اکسیژن در ایران

مسیر مجوز تابع ماهیت محصول و محل احداث است. برای واحد صنعتی، ابتدا باید مجاز بودن استقرار، طبقه فعالیت و درخواست جواز تاسیس و سپس مدارک نصب، آزمون و بهره برداری از مسیر دستگاه های مسئول صنعت و شهرک صنعتی بررسی شود. طراحی مخازن تحت فشار، تایید تجهیزات ایمنی، آتش نشانی، محیط زیست، مقررات کار و الزامات بازرسی سیلندر نیز به تناسب طرح مطرح می شوند.

برای عرضه اکسیژن با ادعای مصرف دارویی، صرف داشتن جواز صنعتی یا خرید PSA پزشکی کافی نیست. باید طبقه بندی و فرآیند اخذ مجوز تولید یا عرضه گاز دارویی، مسئول فنی، مشخصات فارماکوپه، مستندات تضمین کیفیت، استانداردهای بسته بندی و برچسب و بازرسی های لازم با سازمان غذا و دارو و نهادهای مجاز در تاریخ اقدام بررسی شود. تفاوت مهم آن است که نصب مولد اکسیژن در خود بیمارستان می تواند الزامات متفاوتی نسبت به تولید و عرضه تجاری سیلندرهای اکسیژن به اشخاص ثالث داشته باشد. پیش از انتخاب تجهیزات، تایید مکتوب مسیر قانونی متناسب با هر مدل ضروری است.

زمین، زیربنا و جانمایی کارخانه تولید اکسیژن

برای سناریوی PSA با ظرفیت ۳۰ نرمال مترمکعب در ساعت و سیلندرپرکنی، فرض اولیه زمین حدود ۱۲۰۰ مترمربع با زیربنای نزدیک به ۳۸۰ مترمربع است. این عدد برآورد مهندسی است و به فاصله گذاری ایمن، برنامه آتش نشانی، مسیر کامیون، ضوابط شهرک، مجوز استقرار و نحوه نگهداری سیلندرها وابسته است. در این مقیاس، زمین ۵۰۰۰ مترمربعی یا ساختمان ۳۰۰۰ مترمربعی ضرورت فنی عمومی محسوب نمی شود؛ ممکن است تنها در مدل توسعه یافته، فرآیند برودتی یا الزامات خاص سایت توجیه داشته باشد.

در برنامه فضایی مقدماتی می توان حدود ۱۲۰ مترمربع را برای PSA و تجهیزات اصلی، ۷۰ مترمربع را برای کمپرسور و تجهیزات آماده سازی، ۹۰ مترمربع را برای محل کنترل شده پرکنی و نگهداری موقت سیلندر، ۲۵ مترمربع را برای کنترل کیفیت و ۷۵ مترمربع را برای فضای مدیریتی، تعمیرگاهی و خدماتی در نظر گرفت. مجموع این ارقام تقریبا ۳۸۰ مترمربع است. بخش باقیمانده زمین به گردش خودرو، بارگیری، فاصله های ایمنی و توسعه اختصاص می یابد. این تقسیم بندی پیش از طراحی جانمایی و ارزیابی خطر نهایی نیست و قابلیت استفاده از فضای باز یا پوشش دار مطابق مقررات باید جداگانه کنترل شود.

محل نصب کمپرسور باید از نظر گردوغبار، گرمای محیط، تهویه و آلودگی ورودی بررسی شود. در جانمایی سیلندرها جداسازی محصول تایید شده، در انتظار آزمون، خالی و معیوب اهمیت دارد. در صورت تغییر محصول هدف به اکسیژن مایع، این طرح فضایی معتبر نخواهد بود و مخازن برودتی، محل انتقال مایع و فاصله های حفاظت مربوط طراحی جداگانه می طلبند.

نیروی انسانی و سازمان بهره برداری

در مدل پایه ۱۴ نفر نیروی مستقیم برای اداره واحد در نظر گرفته شده است:

• یک مدیر یا سرپرست فنی،
• چهار اپراتور خط در گردش نوبت ها،
• سه نفر برای بازرسی و جابه جایی سیلندر و پرکنی،
• دو نفر در کنترل کیفیت و مستندسازی،
• دو نفر تعمیرکار برق و مکانیک،
• و دو نفر در امور اداری و هماهنگی عملیات

این ترکیب یک فرض اولیه است؛ ساعات حضور مستمر، نظام نگهبانی، تعمیرات پیمانی و دامنه آزمایشگاه می تواند چارت نهایی را تغییر دهد.

در محصول پزشکی، نقش مسئول فنی و فرد واجد صلاحیت آزادسازی محصول باید مطابق مقررات قابل اعمال تعیین شود و لزوما نمی توان این مسئولیت را به اپراتور عمومی واگذار کرد. آموزش عملی درباره اکسیژن غنی شده، نشتی، پرکنی ایمن، کالیبراسیون، خروج اضطراری و کنترل محصول نامنطبق باید پیش از راه اندازی اجرا و به صورت دوره ای ثبت شود. تعداد افراد در مدل مالی با میانگین فرضی هزینه کارفرمایی ۳۵۰ دلار در ماه برای هر نفر لحاظ شده است؛ این مبلغ حقوق قطعی جاری ایران نیست و باید بر اساس منطقه، مهارت، مزایا و الزامات سال ۱۴۰۵ بومی سازی شود.

بررسی بازار اکسیژن، تقاضای داخلی و تجارت خارجی

مهم ترین بخش شناخت بازار اکسیژن، تفکیک مصرف اکسیژن خالص برودتی از اکسیژن PSA و تشخیص مصرف واقعی در محدوده قابل دسترس کارخانه است. بخش درمانی شامل بیمارستان ها، مراکز جراحی و برخی تجهیزات مراقبتی و بخش صنعتی شامل فلزکاری، فرآیندهای حرارتی، تولید مواد شیمیایی و تصفیه خانه ها است. وجود این کاربردها به تنهایی به معنی تایید اندازه بازار یا تضمین فروش کارخانه نیست.

داده های قابل استناد تولید و تجارت

برای کل تولید داخلی ایران و ظرفیت فعال واحدهای اکسیژن به تفکیک استان در سال ۱۴۰۴ یا ۱۴۰۵، جدول رسمی عمومی و قابل اتکای به روز که امکان تجمیع بدون تکرار واحدهای صنعتی و اکسیژن سازهای درون بیمارستانی را بدهد در بررسی منابع یافت نشد. به همین دلیل عدد ملی ساختگی برای «تولید اکسیژن ایران» یا «تعداد کل کارخانه های فعال» درج نمی شود. این خلأ باید در مطالعه مکان محور با استعلام پروانه های بهره برداری، ظرفیت واقعی فعال و میزان خرید مصرف کنندگان منتخب تکمیل شود.

داده های تجارت خارجی تصویر محدودی اما مستند ارائه می کنند. براساس گزارش مستقیم ایران در WITS برای سال ۲۰۲۲، صادرات ردیف ۲۸۰۴۴۰ برابر ۳۷۱.۷۵ هزار دلار و ۱,۴۶۴,۳۷۰ مترمکعب بوده که بخش اصلی آن به عراق و مقدار کمتری به ترکمنستان گزارش شده است [۱۴]. براساس داده آینه ای گمرک عراق، واردات عراق از ایران در سال ۲۰۲۳ حدود ۱.۴۴۷ میلیون دلار با مقدار ۴,۴۱۹,۴۲۰ مترمکعب و در سال ۲۰۲۴ حدود ۱.۸۹۴ میلیون دلار بوده است؛ برای ردیف ۲۰۲۴ حجم قابل استناد در صفحه موجود درج نشده است [۱۵، ۱۶]. این مشاهدات مربوط به گزارشگران متفاوت است و نباید به صورت سری یکپارچه صادرات قطعی ایران معرفی شوند.

در سال ۲۰۲۴ کل واردات گزارش شده عراق از همه کشورها در همین ردیف ۶.۱۹۳ میلیون دلار بوده است، بنابراین سهم ارزشی ایران در گزارش عراق نزدیک به ۳۰.۶ درصد محاسبه می شود [۱۶]. این عدد سهم ایران از بازار عراق برای تمام روش های تامین اکسیژن نیست؛ تولید داخل عراق و تقاضایی که اصلا واردات ندارد در مخرج کسر حضور ندارند. همچنین حدود ۳۸.۲۷ هزار دلار صادرات ترکیه به ایران در سال ۲۰۲۴ در گزارش آینه ای موجود دیده می شود، اما جمع کردن بی قید آن با رکورد اتحادیه اروپا به علت همپوشانی جغرافیایی درست نیست [۱۷].

سنجش تقاضا با روش مهندسی

وقتی داده ملی قابل اتکا ناقص است، برآورد تقاضای منطقه ای از مصرف واقعی قابل دفاع تر است. مثلا برای مجموعه ای فرضی از ۵۰۰ تخت بیمارستانی، اگر به طور متوسط ۱۵ درصد تخت ها همزمان با جریان متوسط ۵ لیتر در دقیقه اکسیژن نیاز داشته باشند، مصرف نظری پیوسته برابر ۳۷۵ لیتر در دقیقه یا ۲۲.۵ مترمکعب در ساعت است. معادل سالانه در ۳۶۵ روز حدود ۱۹۷ هزار مترمکعب خواهد شد. این محاسبه مصرف واقعی بیمارستان های ایران نیست؛ مثال شفاف روش برآورد است و باید با داده اشغال تخت، پروتکل درمانی، مصرف پیک، هدررفت و منابع پشتیبان تصحیح شود.

در طرف صنعت نیز تعداد واحدها به تنهایی شاخص کافی نیست. برای برش فلز، مصرف به نوع مشعل، ضخامت، ساعات روشن بودن و سهم فرآیندهای جایگزین بستگی دارد. برای پروژه PSA پایه، احراز مصرف مستمر حدود ۱۴۵ هزار مترمکعب در سال، توان پرداخت در محل تحویل و الزامات خلوص، شرط ورود به مرحله طراحی نهایی است. رابطه ظاهری «تولید داخلی + واردات – صادرات» تنها زمانی امکان برآورد مصرف ملی می دهد که داده های تولید و تجارت هم تعریف و سال یکسان داشته باشند؛ در اطلاعات عمومی حاضر، این شرط برقرار نشده است.

پیش بینی وضعیت سرمایه گذاری طرح توجیهی تولید اکسیژن طبی و صنعتی

به منظور آنکه اعداد فنی و مالی قابل مقایسه باشند، همه برآوردهای این بخش بر همان واحد PSA با ظرفیت اسمی ۳۰ نرمال مترمکعب در ساعت استوارند. ارزش های دلاری بیان شده، قیمت های قطعی سال ۱۴۰۵ یا پیشنهاد فروشنده محسوب نمی شوند. استفاده از دلار سناریویی به معنی امکان پرداخت به دلار در ایران نیست؛ هدف حفظ یک مبنای محاسباتی واحد تا زمان دریافت استعلام تجهیزات، زمین، هزینه ساخت، بیمه، حقوق گمرکی و هزینه تامین مالی است. برای انتشار ارقام قطعی تومانی باید نرخ تبدیل مشخص و تاریخ آن ثبت شود، از این رو در این پیش امکان سنجی از تبدیل غیرمستند ارز خودداری شده است.

ظرفیت مبنا و فرضیات اصلی محاسبه

ظرفیت اسمی ۳۰ نرمال مترمکعب بر ساعت، ۳۰۰ روز برنامه ریزی کار سالانه، ۲۰ ساعت کار روزانه و دسترس پذیری ۸۵ درصد مبنای تولید ۱۵۳ هزار مترمکعب گاز اکسیژن غنی شده در سال است. با ضریب فروش محصول سالم ۹۵ درصد، فروش مفروض ۱۴۵,۳۵۰ مترمکعب خواهد بود. فرض مصرف ویژه برق مجموعه شامل فشرده سازی و پرکنی ۱.۸ کیلووات ساعت به ازای هر مترمکعب محصول تولیدشده، مصرف سالانه ۲۷۵,۴۰۰ کیلووات ساعت را نتیجه می دهد. مصرف ویژه مزبور عدد طراحی قطعی نیست؛ نمونه های تجهیزاتی عرضه کنندگان برای ظرفیت ۳۰ مترمکعب در ساعت، توان کمپرسور نزدیک ۵۵ کیلووات را نیز ذکر می کنند و تراز نهایی باید بر اساس منحنی عملیاتی سازنده و شرایط سایت بسته شود [۱۰].

در مدل، ۲۴۰ سیلندر قابل استفاده هر کدام با هزینه خرید اولیه فرضی ۲۰۰ دلار و حجم اسمی ۴۰ لیتر منظور شده اند. قیمت فروش گاز ۱.۶۰ دلار به ازای هر نرمال مترمکعب یک فرض مطالعاتی برای نشان دادن روش محاسبه درآمد است، نه نرخ مصوب یا قیمت کشف شده در بازار ایران. هزینه برق نیز صرفا با فرض ۰.۰۷ دلار بر کیلووات ساعت محاسبه می شود. هیچ یک از این دو فرض را نباید بدون استعلام منطقه و مشخصات قرارداد برای تصمیم قطعی سرمایه گذاری استفاده کرد.

قیمت ماشین آلات، سرمایه ثابت و زمین

برآورد سرمایه ثابت، هزینه تجهیزات اصلی را از هزینه کل پروژه جدا می کند. بسته تولید PSA و پیش تصفیه هوا در این مدل ۱۲۰ هزار دلار و بوستر و منیفولد پرکنی ۴۸ هزار دلار فرض شده است؛ سیلندرها، آزمایشگاه، تجهیزات ایمنی، ساختمان، مهندسی، نصب و سرمایه پیش بینی نشده جداگانه محاسبه شده اند. در طرح اجرایی باید تامین کننده برای هر قلم مشخص کند قیمت تحویل کارخانه، بسته بندی صادراتی، حمل، بیمه، نصب، آموزش، مالیات و قطعات اولیه در پیشنهاد او وجود دارد یا خیر.

بنابراین سرمایه ثابت بدون زمین در این مثال ۴۵۹ هزار دلار و با زمین ۵۱۹ هزار دلار محاسبه می شود. از این مبلغ ۱۶۸ هزار دلار مربوط به تجهیزات اصلی PSA و بوستر است و نباید با کل سرمایه ثابت اشتباه گرفته شود. هزینه زمین، نوع سیلندر و سطح بومی سازی از مهم ترین علت های تفاوت سرمایه گذاری پروژه های ظاهرا هم ظرفیت هستند. جدول بالا به منزله قیمت گذاری بازار در تاریخ ۹ اکتبر ۲۰۲۶ نیست؛ برای قرارداد واقعی باید هر ردیف با حداقل یک استعلام معتبر و شرح دقیق حدود تامین جایگزین شود.

برآورد سرمایه در گردش مورد نیاز

سرمایه در گردش از هزینه خرید هوا ناشی نمی شود، بلکه عمدتا به اعتبار فروش، هزینه های جاری، گردش سیلندر و موجودی قطعات مربوط است. با فرض فروش سالانه ۲۳۲,۵۶۰ دلار و دوره وصول متوسط ۳۰ روز مبتنی بر ۳۰۰ روز فعالیت، مانده مطالبات تجاری حدود ۲۳,۲۵۶ دلار می شود. برای پوشش تقریبی یک و نیم ماه هزینه نیروی انسانی ۷,۳۵۰ دلار، ذخیره نقدی قطعات و ابزارهای حیاتی ۸,۰۰۰ دلار، مواد مصرفی و لوازم پرکنی ۳,۰۰۰ دلار و نقدینگی احتیاطی ۸,۰۰۰ دلار در نظر گرفته شده است. جمع اجزا ۴۹,۶۰۶ دلار است که در مقیاس برآورد اولیه به ۵۰ هزار دلار گرد می شود.

سقف سرمایه در گردش در مدل واقعی به ودیعه سیلندر، زمان برگشت ظروف، موجودی خالی و پر، الگوی پرداخت مصرف کننده و موعد پرداخت هزینه های سرویس وابسته است. اگر برای سیلندرهای خارج از کارخانه ودیعه جداگانه دریافت می شود، باید تاثیر آن در مدل نقدینگی مشخص باشد؛ در اینجا هیچ ودیعه دریافتی یا بدهی تامین کننده برای کم کردن سرمایه در گردش فرض نشده است. همچنین موجودی ۲۴۰ سیلندر از پیش در سرمایه ثابت لحاظ شده و نباید بار دوم به سرمایه در گردش اضافه شود.

سرمایه گذاری اولیه، درآمد و هزینه عملیاتی

سرمایه گذاری اولیه سناریو حاصل ۵۱۹ هزار دلار سرمایه ثابت با زمین و ۵۰ هزار دلار سرمایه در گردش است، یعنی در مجموع ۵۶۹ هزار دلار سناریویی. این رقم پیش از اعمال نرخ ارز واقعی، مالیات ها و تامین مالی است و دامنه آن با تغییر زمین یا مشخصات فنی خط به سرعت تغییر می کند. بدون تایید امکان فروش ۱۴۵,۳۵۰ مترمکعب و تامین مشخصات دارویی، این رقم به تنهایی نشانگر توجیه اقتصادی طرح نیست.

در فرض فروش ۱۴۵,۳۵۰ مترمکعب با قیمت مفروض ۱.۶۰ دلار برای هر مترمکعب، درآمد سالانه برابر ۲۳۲,۵۶۰ دلار به دست می آید. برای هزینه عملیاتی، ابتدا تولید واقعی ۱۵۳ هزار مترمکعب در مصرف ویژه مفروض ۱.۸ کیلووات ساعت ضرب می شود؛ نتیجه ۲۷۵,۴۰۰ کیلووات ساعت و در تعرفه فرضی ۰.۰۷ دلار، حدود ۱۹,۲۷۸ دلار هزینه سالانه است. هزینه کارفرمایی ۱۴ نفر با فرض میانگین ۳۵۰ دلار در ماه، حدود ۵۸,۸۰۰ دلار در سال محاسبه می شود. به این دو رقم، ۱۶ هزار دلار تعمیرات و قطعات، ۹ هزار دلار کنترل کیفیت، ۱۳ هزار دلار جابه جایی و بازرسی ظروف، ۱۸ هزار دلار حمل مرتبط با تحویل، ۵ هزار دلار مواد و فیلترهای مصرفی و ۱۱ هزار دلار هزینه های اداری اضافه شده است.

مجموع هزینه های نقدی عملیاتی این مثال حدود ۱۵۰,۰۷۸ دلار در سال و مازاد درآمد بر هزینه نقدی عملیاتی نزدیک به ۸۲,۴۸۲ دلار خواهد بود. این مبلغ سود خالص حسابداری نیست: استهلاک، هزینه مالی، مالیات، تغییر سرمایه در گردش، جایگزینی عمده تجهیزات و مخارج خاص ناشی از مقررات جدید در آن منظور نشده اند. بنابراین تبدیل آن به IRR، NPV یا دوره بازگشت قطعی بدون جدول جریان نقدی معتبر، گمراه کننده است. مهم تر از خود رقم، روشن بودن رابطه میان ظرفیت واقعی، خلوص تایید شده، مقدار فروش و بهای تمام شده در قرارداد نهایی است.

شاخص های کلیدی یکپارچه طرح

ریسک های اجرایی و عوامل تصمیم نهایی

خطر اصلی در چنین طرحی صرفا خرابی مکانیکی نیست. خرید دستگاهی با مشخصات خلوص ناسازگار با مصرف هدف، ناتوانی در اخذ مجوز دارویی، نبود ظرفیت کافی بوستر یا برگشت دیرهنگام سیلندرها می تواند با وجود تولید ظاهرا مناسب، پروژه را از مسیر اقتصادی خارج کند. از سوی دیگر، قطعی برق، خرابی کمپرسور، ورود رطوبت به بستر، نشتی شیرهای تناوبی، نقص در کالیبراسیون آنالایزر و آماده نبودن قطعات یدکی باعث افت تولید و محصول نامنطبق می شوند.

به همین دلیل، پیش از سفارش ماشین آلات باید گام های زیر به ترتیب انجام شود:

1. تعیین محصول و مشخصات پذیرش توسط مصرف کنندگان هدف؛
2. تایید مسیر مجوز برای گاز صنعتی یا دارویی؛
3. اندازه گیری مصرف مستمر و پیک واقعی؛
4. اخذ پیشنهاد مهندسی تضمین دار برای ۳۰ Nm³/h در شرایط اقلیمی محل؛
5. اعتبارسنجی بوستر، سیلندر و سیستم کنترل کیفیت؛
6. طراحی جانمایی و ارزیابی خطر؛
7. و در نهایت تهیه مدل جریان نقدی با قیمت های استعلام شده.

اگر هر کدام از این ورودی ها مبهم باشد، دقیق تر کردن رقم سود فرضی کمکی به تصمیم درست نمی کند.

جمع بندی و ارزیابی اولیه امکان اجرای طرح

کارخانه PSA می تواند برای تولید اکسیژن گازی در ظرفیتی متوسط و با خلوص مناسب کاربرد تعریف شده بررسی شود، اما با یک کارخانه کرایوژنیک تولید اکسیژن مایع تفاوت اساسی دارد. سناریوی مطالعه شده با ظرفیت ۳۰ نرمال مترمکعب در ساعت، با فرض بهره برداری موثر ۵۱۰۰ ساعت، می تواند حدود ۱۵۳ هزار نرمال مترمکعب محصول در سال تولید کند. از این مقدار، فروش مفروض ۱۴۵,۳۵۰ مترمکعب است و برای مدیریت گردش ظروف، ۲۴۰ سیلندر اولیه منظور شده است.

با مجموعه فرضیات شفاف این مقاله، سرمایه ثابت ۵۱۹ هزار دلار، سرمایه در گردش نزدیک به ۵۰ هزار دلار و سرمایه گذاری اولیه حدود ۵۶۹ هزار دلار برآورد شده است. این اعداد از جنس پیش امکان سنجی و برای مقایسه گزینه ها هستند، نه قیمت پیشنهادی یک کارخانه در ایران. بررسی جدی پروژه زمانی توجیه دارد که حجم مصرف، خلوص قابل قبول، مسیر قانونی عرضه، زمان برگشت سیلندر و قیمت واقعی تجهیزات در موقعیت اجرایی مشخص شوند. گام بعدی، تدوین طرح توجیهی اختصاصی با استعلام تجهیزات، مطالعه بازار منطقه ای، نقشه اولیه جانمایی و مدل مالی قابل دفاع است.