ก๊าซไนโตรเจน: คืออะไรและใช้ที่ไหน
21 เมษายน, 2022
ก๊าซไนโตรเจนอยู่รอบตัวเรา ก๊าซไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบที่ใหญ่ที่สุดของอากาศที่เราหายใจ แต่เราไม่ได้ใช้ก๊าซไนโตรเจน ในบทความนี้ เราจะมาดูว่าก๊าซไนโตรเจนสามารถนําไปใช้ในสิ่งต่างๆ มากมายได้อย่างไร
การผลิตก๊าซไนโตรเจนด้วยเทคโนโลยีการดูดซับแบบสวิงแรงดัน (PSA)
การผลิตก๊าซ เครื่องผลิตไนโตรเจนระบบเมมเบรน เทคโนโลยี Wiki สำหรับระบบอากาศอัด ไนโตรเจน การดูดซับแบบสลับความดัน (PSA) ไนโตรเจน PSA ทฤษฎีพื้นฐาน
ความสามารถในการสร้างก๊าซไนโตรเจนของคุณเองหมายถึงการควบคุมการจ่ายก๊าซ N2 ของคุณอย่างเต็มที่ ซึ่งอาจเป็นประโยชน์ต่อบริษัทจํานวนมากที่ต้องการก๊าซไนโตรเจนในแต่ละวัน สิ่งนี้หมายความว่าอะไรสําหรับบริษัทของคุณ เมื่อผลิตก๊าซไนโตรเจนภายในบริษัท คุณไม่จําเป็นต้องพึ่งพาบุคคลภายนอกในการจัดหาก๊าซ ดังนั้นจึงไม่จําเป็นต้องมีการแปรรูป การเติมก๊าซ และค่าใช้จ่ายในการจัดส่ง วิธีหนึ่งในการสร้างก๊าซไนโตรเจนคือการดูดซับแบบสวิงแรงดัน (Pressure Swing Adsorption)
การดูดซับแบบสวิงแรงดันทํางานอย่างไร
เมื่อผลิตก๊าซไนโตรเจนของคุณเอง สิ่งสําคัญคือต้องทราบและทําความเข้าใจระดับความบริสุทธิ์ที่คุณต้องการบรรลุ การใช้งานบางอย่างต้องการระดับความบริสุทธิ์ต่ํา (ระหว่าง 90 ถึง 99%) เช่น การเติมลมยางและการป้องกันอัคคีภัย ในขณะที่การใช้งานอื่น ๆ เช่น การใช้งานในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่มหรือการขึ้นรูปพลาสติกต้องการระดับสูง (ตั้งแต่ 97 ถึง 99.999%) ในกรณีเหล่านี้ เทคโนโลยี PSA เป็นวิธีที่เหมาะสมและง่ายที่สุด โดยพื้นฐานแล้ว เครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจนทํางานโดยการแยกโมเลกุลก๊าซไนโตรเจนออกจากโมเลกุลก๊าซออกซิเจนภายในอากาศอัด การดูดซับแบบสวิงแรงดันทําได้โดยการดักจับออกซิเจนจากกระแสอากาศอัดโดยใช้การดูดซับ การดูดซับเกิดขึ้นเมื่อโมเลกุลยึดติดตัวเองกับสารดูดซับ ในกรณีนี้โมเลกุลออกซิเจนจะยึดติดกับตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน (CMS) ซึ่งเกิดขึ้นในภาชนะแรงดันแยกกันสองถังที่บรรจุ CMS แต่ละถังซึ่งสลับระหว่างกระบวนการแยกและกระบวนการฟื้นฟู ในขณะนี้ เราจะเรียกสิ่งเหล่านี้ว่าหอคอย A และหอคอย B สําหรับสตาร์ทเตอร์ อากาศอัดที่สะอาดและแห้งจะเข้าสู่หอคอย A และเนื่องจากโมเลกุลออกซิเจนมีขนาดเล็กกว่าโมเลกุลไนโตรเจน จึงจะเข้าสู่รูของตะแกรงคาร์บอน ในทางกลับกัน โมเลกุลไนโตรเจนจะไม่พอดีกับรูพรุน ดังนั้นโมเลกุลไนโตรเจนจะบายพาสตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน ผลลัพธ์ที่ได้คือ คุณจะได้รับก๊าซไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์ตามที่ต้องการ เฟสนี้เรียกว่าเฟสการดูดซับหรือการแยก อย่างไรก็ตาม นี่ยังไม่ใช่จุดสิ้นสุด ก๊าซไนโตรเจนส่วนใหญ่ที่ผลิตในหอคอย A จะออกจากระบบ (พร้อมสําหรับการใช้งานหรือการจัดเก็บโดยตรง) ในขณะที่ก๊าซไนโตรเจนที่สร้างขึ้นบางส่วนจะไหลเข้าสู่หอคอย B ในทิศทางตรงกันข้าม (จากบนลงล่าง)
การไหลนี้จําเป็นต่อการผลักออกซิเจนที่ถูกดักจับในระยะการดูดซับก่อนหน้าของหอคอย B เมื่อปล่อยแรงดันในหอคอย B ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนจะสูญเสียความสามารถในการยึดโมเลกุลออกซิเจน ก๊าซไนโตรเจนจะแยกตัวออกจากตะแกรงและถูกนําออกไปทางไอเสียโดยการไหลของก๊าซไนโตรเจนขนาดเล็กที่มาจากหอคอย A ซึ่งทําให้ระบบมีพื้นที่สําหรับโมเลกุลออกซิเจนใหม่ที่จะยึดติดกับตะแกรงในขั้นตอนการดูดซับถัดไป เราเรียกกระบวนการนี้ว่า 'การทําความสะอาด' การปรับสภาพหอคอยที่อิ่มตัวด้วยออกซิเจน
การสร้างก๊าซด้วยการดูดซับแบบสวิงแรงดันคืออะไร
PSA ย่อมาจาก Pressure Swing Adsorption เป็นเทคโนโลยีที่สามารถใช้เพื่อผลิตก๊าซไนโตรเจนหรือออกซิเจนเพื่อวัตถุประสงค์ทางวิชาชีพ
อันดับแรก ถัง A อยู่ในระยะการดูดซับขณะที่ถัง B กลับคืนสู่สภาพเดิม ในขั้นตอนที่สอง ภาชนะทั้งสองจะปรับสมดุลแรงดันเพื่อเตรียมพร้อมสําหรับการสลับ หลังจากสวิตช์ ถัง A จะเริ่มการปรับสภาพ ในขณะที่ถัง B จะสร้างไนโตรเจน
ณ จุดนี้ ความดันในหอคอยทั้งสองจะเท่ากันและจะเปลี่ยนเฟสจากการดูดซับเป็นการฟื้นฟู และในทางกลับกัน CMS ในหอคอย A จะอิ่มตัว ในขณะที่หอคอย B จะสามารถเริ่มกระบวนการดูดซับใหม่ได้เนื่องจากการลดแรงดัน กระบวนการนี้ยังเรียกว่า 'การแปรผันของแรงดัน' ซึ่งหมายความว่าสามารถดักจับก๊าซบางชนิดที่แรงดันสูงขึ้นและปล่อยออกมาที่แรงดันต่ําลงได้ ระบบ PSA แบบสองหอช่วยให้ผลิตก๊าซไนโตรเจนได้อย่างต่อเนื่องในระดับความบริสุทธิ์ที่ต้องการ
ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนและข้อกําหนดสําหรับอากาศขาเข้า
สิ่งสําคัญคือต้องเข้าใจถึงระดับความบริสุทธิ์ที่จําเป็นสําหรับการใช้งานแต่ละอย่าง เพื่อให้สามารถผลิตก๊าซไนโตรเจนของคุณเองได้อย่างมีเจตนา อย่างไรก็ตาม มีข้อกําหนดทั่วไปบางประการเกี่ยวกับอากาศขาเข้า อากาศอัดต้องสะอาดและแห้งก่อนที่จะเข้าสู่เครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจน เนื่องจากจะส่งผลดีต่อคุณภาพของก๊าซไนโตรเจนและป้องกันไม่ให้ CMS เสียหายจากความชื้น นอกจากนี้ อุณหภูมิและแรงดันขาเข้าควรได้รับการควบคุมระหว่าง 10 ถึง 25 องศาเซลเซียส ในขณะที่รักษาแรงดันไว้ระหว่าง 4 ถึง 13 บาร์ เพื่อให้อากาศได้รับการบําบัดอย่างเหมาะสม ควรมีไดรเออร์อยู่ระหว่างคอมเพรสเซอร์และเครื่องกําเนิดไฟฟ้า หากอากาศขาเข้าเกิดจากเครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลมแบบหล่อลื่นด้วยน้ํามัน คุณควรติดตั้งตัวกรองน้ํามันและตัวกรองคาร์บอนเพื่อขจัดสิ่งสกปรกก่อนที่อากาศอัดจะเข้าสู่เครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจน มีเซ็นเซอร์วัดแรงดัน อุณหภูมิ และจุดควบแน่นแรงดันติดตั้งอยู่ในเครื่องกําเนิดไฟฟ้าส่วนใหญ่เพื่อป้องกันความผิดพลาด ป้องกันไม่ให้อากาศปนเปื้อนเข้าสู่ระบบ PSA และทําให้ส่วนประกอบเสียหาย
การติดตั้งทั่วไป: เครื่องอัดอากาศหรือปั๊มลม, ไดรเออร์, ตัวกรอง, ตัวรับอากาศ, เครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจน, ตัวรับก๊าซไนโตรเจน ไนโตรเจนสามารถใช้ได้โดยตรงจากเครื่องกําเนิดหรือผ่านถังบัฟเฟอร์เพิ่มเติม (ไม่ได้แสดง)
ปัจจัยสําคัญอีกประการหนึ่งในการสร้างก๊าซไนโตรเจน PSA คือปัจจัยอากาศ ซึ่งเป็นหนึ่งในพารามิเตอร์ที่สําคัญที่สุดในระบบผลิตก๊าซไนโตรเจน เนื่องจากเป็นตัวกําหนดอากาศอัดที่จําเป็นเพื่อให้ได้การไหลของก๊าซไนโตรเจนที่แน่นอน ดังนั้น ปัจจัยอากาศจึงบ่งชี้ถึงประสิทธิภาพของเครื่องกําเนิดไฟฟ้า ซึ่งหมายความว่าปัจจัยอากาศที่ต่ํากว่าบ่งชี้ถึงประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและแน่นอนว่าต้นทุนการดําเนินงานโดยรวมที่ต่ําลง
การเลือกระหว่างเครื่องกําเนิดไฟฟ้าแบบ PSA และแบบเมมเบรน
|
PSA |
MEMBRANE |
ความบริสุทธิ์ |
มีประสิทธิภาพสูงถึง 99.999% |
มีประสิทธิภาพสูงถึง 99.9% |
ประสิทธิผล |
สูงกว่า |
สูง |
ประสิทธิภาพเทียบกับอุณหภูมิ |
ลดลงที่อุณหภูมิสูง |
สูงกว่าที่อุณหภูมิสูง |
ความซับซ้อนของระบบ |
ปานกลาง |
ต่ํา |
ความรุนแรง |
ต่ํา |
ต่ํามาก |
ความเสถียรของแรงดัน |
ทางเข้า/ทางออกผันผวน |
เสถียร |
ความเสถียร |
ทางเข้า/ทางออกผันผวน |
เสถียร |
ความเร็วเริ่มต้น |
นาที/ชั่วโมง |
วินาที |
ความไวต่อน้ํา (ไอน้ํา) |
PDP MAX 8°C |
ไม่มีน้ําเหลว |
ความไวต่อน้ํามัน |
ไม่อนุญาต (< 0.01mg/m³) |
ไม่อนุญาต (< 0.01mg/m³) |
ระดับเสียง |
HIGH (ค่าสูงสุดของการเป่าออก) |
ต่ํามาก |
น้ําหนัก |
ปานกลาง |
ต่ํา |
บทความที่เกี่ยวข้อง
การผลิตก๊าซไนโตรเจนโดยใช้เทคโนโลยีเมมเบรน
21 เมษายน, 2022
สามารถสร้างไนโตรเจนที่ไซต์งานด้วยเครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจนเทคโนโลยีเมมเบรนได้ เครื่องจักรเหล่านี้ใช้หลักการทำงานที่เรียบง่ายมาก เรียนรู้เพิ่มเติม