เคยสงสัยไหมว่า ทำไมภายในห่อขนมถึงมีขนมอยู่เพียงแค่ครึ่งถุง?

ด้วยก๊าซไนโตรเจนนั้น เป็นก๊าซที่ไม่มีสี ไม่มีกลิ่น ไม่เป็นพิษ ไม่สามารถติดไฟได้ง่าย และไม่เกิดปฏิกิริยาต่อสารเคมีใดๆ จึงเป็นที่นิยมนำมาใช้อย่างแพร่หลายในวงการอุตสาหกรรมดังนั้นสิ่งสำคัญคือวิธีการผลิตก๊าซไนโตรเจน เพื่อประโยชน์ต่อผู้ผลิตในวงการอุตสาหกรรมด้วยการจัดการและควบคุมการผลิตก๊าซไนโตรเจนได้ด้วยตนเอง ทำไมเราต้องสั่งซื้อไนโตรเจนจากบริษัทอื่น ในเมื่อถ้าเราผลิตใช้เองสามารถประหยัดต้นทุน และไม่ต้องเสียค่าจ่ายสำหรับการขนส่งไนโตรเจนอีกต่อไป

การผลิตก๊าซไนโตรเจนด้วยเทคโนโลยี PSA (Pressure Swing Adsorption) เป็นอีกหนึ่งวิธีที่ีมีประโยชน์เป็นอย่างมากสำหรับหลายๆบริษัทที่ต้องใช้ก๊าซไนโตรเจนทุกวัน ด้วยการที่คุณสามารถจัดการและควบคุมการผลิตก๊าซไนโตรเจนได้ด้วยตนเอง ทำไมเราต้องสั่งซื้อไนโตรเจนจากบริษัทอื่น ในเมื่อถ้าเราผลิตใช้เองสามารถประหยัดต้นทุน และไม่ต้องเสียค่าจ่ายสำหรับการขนส่งไนโตรเจนอีกต่อไป

เมื่อมีอากาศอัดหรือลมอัดไหลผ่านเข้าไปในเครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจน เครื่องจะทำการคัดแยกโมเลกุลของก๊าซออกซิเจนและก๊าซไนโตรเจนให้ออกจากกัน โดยการดักจับก๊าซออกซิเจนไว้ใน Carbon Molecular Sieve (CMS) ที่อยู่ภายในถังผลิตก๊าซไนโตรเจน เราเรียกกระบวนการนี้ว่า “การดูดซับ” (Adsorption) ซึ่งในระว่างที่ถังฝั่งหนึ่ง (ถัง A) ทำการผลิตก๊าซไนโตรเจน ถังอีกฝั่งหนึ่ง (ถัง B) จะอยู่ในกระบวนการฟื้นฟู สลับฝั่งกันทำงานอย่างนี้เรื่อยไป ส่วนขั้นตอนการทำงานภายเครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจนนั้น เริ่มจากอากาศอัดหรือลมอัดที่แห้งและสะอาดไหลเข้ามาในถัง A จากนั้นโมเลกุลของก๊าซออกซิเจนที่มีขนาดเล็ก จะไหลผ่านเข้าไปในรูของ Carbon Molecular Sieve ส่วนโมเลกุลของก๊าซไนโตรเจนนั้นมีขนาดใหญ่กว่า จึงไม่สามารถไหลผ่านเข้าไปในรูของ Carbon Molecular Sieve ได้ ทำให้หลงเหลือไว้แต่เพียงความบริสุทธิ์ของก๊าซไนโตรเจน สำหรับขั้นตอนนี้เราเรียกว่า “การดูดซับ (Adsorption)” หรืออาจเรียกว่า ขั้นตอนการแยก (Separation phase) ก็ได้ ก๊าซไนโตรเจนสวนใหญ่ที่ผลิตในถัง A จะไหลออกจากเครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจนไป เพื่อนำไปใช้งานทันที หรือเก็บไว้ในถังพักไนโตรเจน ทั้งนี้ยังมีก๊าซไนโตรเจนบางส่วนที่ถูกส่งไปยังถัง B โดยเคลื่อนที่จากบนลงล่าง เพื่อไล่ก๊าซออกซิเจนที่อยู่ภายในถัง B ออกไป ด้วยการลดแรงดันภายในถัง B เพื่อให้ Carbon Molecular Sieve คายการดูดซับก๊าซออกซิเจน และระบายออกซิเจนสู่บรรยากาศภายนอก เราเรียกกระบวนการนี้ว่า กระบวนการฟื้นฟู (Regeneration)

เมื่อถึงจุดที่ความดันภายในถังทั้งสองเท่ากัน ก็จะเกิดการสลับขั้นตอนการทำงานอีกครั้ง จากนั้น Carbon Molecular Sieve ภายในถัง A จะเริ่่มอิ่มตัวและเข้าสู่กระบวนการฟื้นฟู (Regeneration) ส่วนถัง B จะกลับมาอยู่ในกระบวนการดูดซับ (Adsorption) เพื่อผลิตก๊าซไนโตรเจนอีกครั้ง สำหรับการคายการดูดซับก๊าซออกซิเจนโดยใช้การสลับความดันของแก๊สนี้เราเรียกว่า “swing of pressure” ซึ่งความสามารถในการดูดซับหรือคายก๊าซออกซิเจนออกจาก Carbon Molecular Sieve นั้นขึ้นอยู่กับแรงดัน หากแรงดันสูงก็จะดูดซับได้ดี แต่หากแรงดันต่ำก็จะคายก๊าซออกซิเจนออกมา ทำให้ ระบบ PSA ทำการผลิตก๊าซออกซิเจนได้อย่างอย่างต่อเนื่อง และได้ความบริสุทธิ์ของก๊าซไนโตรเจนตามความต้องการ

การผลิตก๊าซไนโตรเจนเพื่อให้ได้มาซึ่งประสิทธิภาพ ผู้ผลิตจะต้องมีความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับระดับค่าความบริสุทธิ์ของก๊าซไนโตรเจนที่ใช้ในแต่ละ application นอกจากนี้อากาศอัดหรือลมอัดก็เป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญสำหรับการผลิตก๊าซไนโตรเจน โดยอากาศอัดหรือลมอัดที่จะผ่านเข้าไปในเครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจนนั้นจะต้องมีความสะอาดและแห้ง ซึ่งนอกจากจะส่งผลดีต่อคุณภาพของก๊าซไนโตรเจนแล้ว ยังสามารถป้องกันความเสียหายจากการที่ Carbon Molecular Sieve เกิดความชื้นอีกด้วย อีกทั้งอุณหภูมิที่เหมาะสมของลมขาเข้า จะต้องอยู่ระหว่าง 10 – 25 องศาเซลเซียส ส่วนแรงดันที่เหมาะสมจะต้องอยู่ที่ 4 – 13 บาร์ ตามลำดับ อุปกรณ์เสริมที่ควรติดตั้งร่วมกับคอมเพรสเซอร์หรือปั๊มลม และเครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจน เพื่อให้ได้อากาศอัดหรือลมอัดที่มีความเหมาะสมต่อการนำไปผลิตก๊าซไนโตรเจน ได้แก่

อีกสิ่งหนึ่งที่มีความสำคัญมากที่สุดสำหรับการผลิตก๊าซไนโตรเจนด้วยกระบวนการ PSA คือนั่นก็คือ Air factor เพราะ Air factor เป็นตัวกำหนดปริมาณอากาศอัดหรือลมอัดเพื่อให้ได้ flow ที่แน่นอนของก๊าซไนโตรเจน นอกจากนี้ยังเป็นตัวบ่งบอกถึงประสิทธิภาพของเครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจน โดย Air factor ในระดับต่ำจะช่วยให้เครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจนทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ และประหยัดพลังงาน