บริษัท หางโจว นูจั่ว เทคโนโลยี กรุ๊ป จำกัด

เทคโนโลยีการแยกอากาศแบบไครโอเจนิกเป็นหนึ่งในวิธีการสำคัญในการผลิตไนโตรเจนและออกซิเจนบริสุทธิ์สูงในอุตสาหกรรมสมัยใหม่ เทคโนโลยีนี้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น โลหะวิทยา วิศวกรรมเคมี และการแพทย์ บทความนี้จะเจาะลึกถึงกระบวนการแยกอากาศแบบไครโอเจนิกที่ผลิตไนโตรเจนและออกซิเจนบริสุทธิ์สูง รวมถึงขั้นตอนและอุปกรณ์สำคัญที่เกี่ยวข้องในกระบวนการนี้

1. หลักการพื้นฐานของการแยกอากาศด้วยอุณหภูมิต่ำมาก

การแยกอากาศแบบไครโอเจนิก (Cryogenic air separation) เป็นกระบวนการที่แยกองค์ประกอบหลักของอากาศโดยการลดอุณหภูมิ อากาศประกอบด้วยไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอนปริมาณเล็กน้อยเป็นหลัก โดยการอัดและทำให้อากาศเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมาก อากาศจะถูกทำให้เป็นของเหลว จากนั้นจึงใช้จุดเดือดที่แตกต่างกันของก๊าซแต่ละชนิดในการกลั่นเพื่อแยกไนโตรเจนและออกซิเจน จุดเดือดของไนโตรเจนอยู่ที่ -195.8 องศาเซลเซียส และจุดเดือดของออกซิเจนอยู่ที่ -183 องศาเซลเซียส ดังนั้นจึงสามารถแยกไนโตรเจนและออกซิเจนออกจากกันได้โดยการกลั่นแบบขั้นบันได

2. ขั้นตอนการเตรียมการก่อนการฟอกอากาศ

ในกระบวนการแยกอากาศแบบไครโอเจนิก การเตรียมอากาศเบื้องต้นถือเป็นขั้นตอนแรกที่สำคัญ อากาศประกอบด้วยสิ่งเจือปนต่างๆ เช่น ฝุ่น คาร์บอนไดออกไซด์ และความชื้น ซึ่งจะแข็งตัวในสภาพแวดล้อมอุณหภูมิต่ำ ทำให้เกิดการอุดตันของอุปกรณ์ ดังนั้น อากาศจึงถูกนำไปผ่านขั้นตอนการกรอง การบีบอัด และการทำให้แห้งก่อน เพื่อกำจัดสิ่งเจือปนและความชื้น โดยทั่วไปแล้ว เครื่องเป่าและเครื่องดูดซับแบบตะแกรงโมเลกุลเป็นอุปกรณ์สำคัญที่ใช้ในการกำจัดสิ่งเจือปนออกจากอากาศ เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรและประสิทธิภาพของกระบวนการแยกอากาศแบบไครโอเจนิกที่ตามมา

3. การอัดอากาศและการระบายความร้อน

อากาศบริสุทธิ์จำเป็นต้องถูกอัด ซึ่งโดยปกติจะใช้เครื่องอัดอากาศหลายตัวเพื่อเพิ่มความดันอากาศให้สูงถึง 5-6 เมกะปาสกาล จากนั้นอากาศที่ถูกอัดจะถูกทำให้เย็นลงผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อน โดยให้ก๊าซที่ส่งกลับมามีอุณหภูมิต่ำ และค่อยๆ ลดอุณหภูมิลงจนเข้าใกล้จุดหลอมเหลว ในกระบวนการนี้ ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากสามารถลดการใช้พลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพการทำความเย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทำให้มั่นใจได้ว่าอากาศจะถูกทำให้เป็นของเหลวในสภาวะอุณหภูมิต่ำ ซึ่งเป็นสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการแยกสารกลั่นในขั้นตอนต่อไป

4. การทำให้อากาศเป็นของเหลวและการกลั่น

ในหอแยกสารแบบไครโอเจนิก อากาศที่ถูกอัดและเย็นตัวลงจะถูกทำให้เย็นลงอีกครั้งจนกลายเป็นของเหลว จากนั้นอากาศเหลวจะถูกส่งไปยังหอกลั่นเพื่อแยกสาร หอกลั่นแบ่งออกเป็นสองส่วน ได้แก่ หอแรงดันสูงและหอความดันต่ำ ในหอแรงดันสูง อากาศจะถูกแยกออกเป็นออกซิเจนดิบและไนโตรเจนดิบ จากนั้นออกซิเจนดิบและไนโตรเจนดิบจะถูกกลั่นต่อในหอความดันต่ำเพื่อให้ได้ออกซิเจนและไนโตรเจนบริสุทธิ์สูง การแยกไนโตรเจนและออกซิเจนส่วนใหญ่ใช้คุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกันของจุดเดือด จึงสามารถแยกสารได้อย่างมีประสิทธิภาพในหอกลั่น

5. กระบวนการฟอก

ออกซิเจนและไนโตรเจนที่แยกจากกันในหอกลั่นยังคงมีสิ่งเจือปนอยู่เล็กน้อย จึงจำเป็นต้องทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมและการแพทย์ ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนสามารถปรับปรุงได้โดยใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาไฮโดรเจนดีออกซิเจน ในขณะที่ความบริสุทธิ์ของออกซิเจนสามารถทำได้โดยกระบวนการกลั่นซ้ำ เพื่อปรับปรุงความบริสุทธิ์ของก๊าซผลิตภัณฑ์ มักใช้อุปกรณ์ เช่น เครื่องฟอกไนโตรเจนและเครื่องฟอกออกซิเจน เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์ออกซิเจนและไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงในที่สุด

6. การประยุกต์ใช้ไนโตรเจนและออกซิเจน

ไนโตรเจนและออกซิเจนบริสุทธิ์สูงที่ผลิตโดยเทคโนโลยีการแยกอากาศแบบไครโอเจนิกถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม ไนโตรเจนบริสุทธิ์สูงถูกใช้ในอุตสาหกรรมเคมีในฐานะก๊าซป้องกันและก๊าซพาหะ ในอุตสาหกรรมอาหารเพื่อการถนอมอาหารและบรรจุภัณฑ์ และออกซิเจนถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการแพทย์และการเชื่อมโลหะ ในอุตสาหกรรมโลหะ ออกซิเจนยังถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการเผาไหม้และลดการปล่อยก๊าซคาร์บอน ในการใช้งานเหล่านี้ ความบริสุทธิ์ของก๊าซเป็นกุญแจสำคัญในการกำหนดความเหมาะสมในการใช้งาน และเทคโนโลยีการแยกอากาศแบบไครโอเจนิกได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในด้านการแยกที่มีประสิทธิภาพและความบริสุทธิ์สูง

7. ข้อดีและความท้าทายของเทคโนโลยีการแยกอากาศแบบไครโอเจนิก

เทคโนโลยีการแยกอากาศแบบไครโอเจนิกเป็นที่นิยมในภาคอุตสาหกรรมเนื่องจากมีความบริสุทธิ์สูงและประสิทธิภาพสูง อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ยังเผชิญกับความท้าทายหลายประการ เช่น การใช้พลังงานสูงและต้นทุนการบำรุงรักษาอุปกรณ์ที่สูง เพื่อลดการใช้พลังงาน อุปกรณ์แยกอากาศแบบไครโอเจนิกสมัยใหม่มักมาพร้อมกับระบบประหยัดพลังงานขั้นสูง เช่น อุปกรณ์นำความร้อนกลับมาใช้ใหม่และระบบทำความเย็นแบบอัดหลายขั้นตอน นอกจากนี้ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีควบคุมอัตโนมัติยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานและความปลอดภัยของหน่วยแยกอากาศแบบไครโอเจนิกชั้นลึกได้อย่างมาก ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีและการพัฒนาอุปกรณ์ ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและเสถียรภาพของระบบแยกอากาศแบบไครโอเจนิกชั้นลึกจึงได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ส่งเสริมการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ต่อไป

การแยกอากาศด้วยอุณหภูมิต่ำมาก (Deep Cryogenic Air Separation) เป็นหนึ่งในวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในปัจจุบันสำหรับการผลิตไนโตรเจนและออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง กระบวนการนี้แยกและทำให้ออกซิเจนและไนโตรเจนบริสุทธิ์ออกจากอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านหลายขั้นตอน เช่น การบำบัดอากาศเบื้องต้น การอัดอากาศ การทำความเย็น การทำให้เป็นของเหลว และการกลั่น แม้ว่ากระบวนการแยกอากาศด้วยอุณหภูมิต่ำมากจะใช้พลังงานสูงและมีอุปกรณ์ที่ซับซ้อน แต่ประสิทธิภาพการแยกอากาศที่มีประสิทธิภาพและผลผลิตที่มีความบริสุทธิ์สูงทำให้เทคโนโลยีนี้เป็นสิ่งจำเป็นในหลายอุตสาหกรรม

แอนนา Tel./Whatsapp/Wechat:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com