บริษัท หางโจว นูจั่ว เทคโนโลยี กรุ๊ป จำกัด

เทคโนโลยีการแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำ (Deep Cryogenic Air Separation Technology) คือวิธีการแยกองค์ประกอบหลัก (ไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอน) ในอากาศด้วยอุณหภูมิต่ำ เทคโนโลยีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เหล็ก เคมีภัณฑ์ ยา และอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยความต้องการใช้ก๊าซที่เพิ่มขึ้น เทคโนโลยีการแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำจึงแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ บทความนี้จะอธิบายกระบวนการผลิตของการแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำอย่างละเอียด รวมถึงหลักการทำงาน อุปกรณ์หลัก ขั้นตอนการทำงาน และการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ

ภาพรวมของเทคโนโลยีการแยกอากาศแบบไครโอเจนิก

หลักการพื้นฐานของการแยกอากาศแบบไครโอเจนิกคือการทำให้อากาศเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำมาก (โดยทั่วไปต่ำกว่า -150°C) เพื่อให้สามารถแยกส่วนประกอบในอากาศตามจุดเดือดที่แตกต่างกันได้ โดยทั่วไปแล้ว หน่วยแยกอากาศแบบไครโอเจนิกจะใช้อากาศเป็นวัตถุดิบและผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การบีบอัด การทำความเย็น และการขยายตัว จนในที่สุดก็สามารถแยกไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอนออกจากอากาศได้ เทคโนโลยีนี้สามารถผลิตก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูง และด้วยการควบคุมพารามิเตอร์ของกระบวนการอย่างแม่นยำ จึงทำให้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดด้านคุณภาพของก๊าซในอุตสาหกรรมต่างๆ

หน่วยแยกอากาศแบบไครโอเจนิกแบ่งออกเป็นสามส่วนหลัก ได้แก่ เครื่องอัดอากาศ เครื่องทำความเย็นอากาศเบื้องต้น และกล่องเย็น เครื่องอัดอากาศทำหน้าที่อัดอากาศให้มีแรงดันสูง (ปกติ 5-6 เมกะปาสคาล) เครื่องทำความเย็นอากาศเบื้องต้นช่วยลดอุณหภูมิของอากาศผ่านการทำความเย็น และกล่องเย็นเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการแยกอากาศแบบไครโอเจนิกทั้งหมด รวมถึงหอแยกส่วน ซึ่งใช้สำหรับแยกก๊าซ

การอัดอากาศและการระบายความร้อน

การอัดอากาศเป็นขั้นตอนแรกของการแยกอากาศด้วยความเย็นจัด โดยมีเป้าหมายหลักคือการอัดอากาศที่ความดันบรรยากาศให้มีความดันสูงขึ้น (ปกติ 5-6 MPa) หลังจากที่อากาศเข้าสู่ระบบผ่านคอมเพรสเซอร์ อุณหภูมิของอากาศจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเนื่องจากกระบวนการอัด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องดำเนินการระบายความร้อนหลายขั้นตอนเพื่อลดอุณหภูมิของอากาศอัด วิธีการระบายความร้อนทั่วไป ได้แก่ การระบายความร้อนด้วยน้ำและการระบายความร้อนด้วยอากาศ ซึ่งประสิทธิภาพการระบายความร้อนที่ดีจะช่วยให้มั่นใจได้ว่าอากาศอัดจะไม่สร้างภาระที่ไม่จำเป็นให้กับอุปกรณ์ในระหว่างกระบวนการถัดไป

หลังจากอากาศเย็นตัวลงเบื้องต้นแล้ว อากาศจะเข้าสู่ขั้นตอนต่อไปของการทำความเย็นเบื้องต้น ขั้นตอนการทำความเย็นเบื้องต้นมักใช้ไนโตรเจนหรือไนโตรเจนเหลวเป็นตัวกลางในการทำความเย็น และผ่านอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน อุณหภูมิของอากาศอัดจะลดลงอีก เพื่อเตรียมพร้อมสำหรับกระบวนการไครโอเจนิกในขั้นถัดไป การทำความเย็นเบื้องต้นช่วยลดอุณหภูมิของอากาศให้ใกล้เคียงกับอุณหภูมิการทำให้เป็นของเหลว ซึ่งเป็นสภาวะที่จำเป็นสำหรับการแยกส่วนประกอบในอากาศ

การขยายตัวที่อุณหภูมิต่ำและการแยกก๊าซ

หลังจากอากาศถูกอัดและระบายความร้อนเบื้องต้นแล้ว ขั้นตอนสำคัญถัดไปคือการขยายตัวที่อุณหภูมิต่ำและการแยกก๊าซ การขยายตัวที่อุณหภูมิต่ำทำได้โดยการขยายตัวของอากาศอัดอย่างรวดเร็วผ่านวาล์วขยายตัวให้กลับสู่ความดันปกติ ในระหว่างกระบวนการขยายตัว อุณหภูมิของอากาศจะลดลงอย่างมากจนถึงอุณหภูมิที่ทำให้เป็นของเหลว ไนโตรเจนและออกซิเจนในอากาศจะเริ่มเปลี่ยนเป็นของเหลวที่อุณหภูมิต่างกันเนื่องจากจุดเดือดที่แตกต่างกัน

ในอุปกรณ์แยกอากาศแบบไครโอเจนิก อากาศเหลวจะเข้าสู่กล่องเย็น ซึ่งหอแยกเป็นส่วนสำคัญในการแยกก๊าซ หลักการสำคัญของหอแยกคือการใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของจุดเดือดของส่วนประกอบต่างๆ ในอากาศ ผ่านก๊าซที่ลอยขึ้นและลงในกล่องเย็น เพื่อแยกก๊าซ จุดเดือดของไนโตรเจนอยู่ที่ -195.8°C จุดเดือดของออกซิเจนอยู่ที่ -183°C และจุดเดือดของอาร์กอนอยู่ที่ -185.7°C การปรับอุณหภูมิและความดันในหอแยกจะช่วยให้สามารถแยกก๊าซได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กระบวนการแยกก๊าซในหอแยกส่วนมีความแม่นยำสูง โดยทั่วไปจะใช้ระบบหอแยกส่วนแบบสองขั้นตอนในการสกัดไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอน ขั้นแรก ไนโตรเจนจะถูกแยกที่ส่วนบนของหอแยกส่วน ในขณะที่ออกซิเจนเหลวและอาร์กอนจะถูกทำให้เข้มข้นที่ส่วนล่าง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแยก สามารถเพิ่มเครื่องทำความเย็นและเครื่องระเหยซ้ำในหอ ซึ่งสามารถควบคุมกระบวนการแยกก๊าซได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น

ไนโตรเจนที่สกัดได้มักจะมีความบริสุทธิ์สูง (มากกว่า 99.99%) ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมโลหะวิทยา อุตสาหกรรมเคมี และอิเล็กทรอนิกส์ ออกซิเจนถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์ อุตสาหกรรมเหล็ก และอุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ใช้พลังงานสูงซึ่งต้องใช้ออกซิเจน อาร์กอนซึ่งเป็นก๊าซหายาก มักถูกสกัดผ่านกระบวนการแยกก๊าซ ซึ่งมีความบริสุทธิ์สูง และนิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในงานเชื่อมโลหะ การถลุงโลหะ และการตัดด้วยเลเซอร์ รวมถึงสาขาเทคโนโลยีขั้นสูงอื่นๆ ระบบควบคุมอัตโนมัติสามารถปรับพารามิเตอร์กระบวนการต่างๆ ตามความต้องการจริง เพิ่มประสิทธิภาพการผลิต และลดการใช้พลังงาน

นอกจากนี้ การปรับปรุงระบบแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำ (Deep Cryogenic Air Separation) ยังรวมถึงเทคโนโลยีประหยัดพลังงานและควบคุมการปล่อยมลพิษด้วย ยกตัวอย่างเช่น การนำพลังงานอุณหภูมิต่ำกลับคืนมาในระบบ จะช่วยลดการสูญเสียพลังงานและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานโดยรวม นอกจากนี้ ด้วยกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดขึ้น อุปกรณ์แยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำที่ทันสมัยจึงให้ความสำคัญกับการลดการปล่อยก๊าซอันตรายและเพิ่มความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของกระบวนการผลิตมากขึ้น

การประยุกต์ใช้การแยกอากาศแบบไครโอเจนิกในระดับลึก

เทคโนโลยีการแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำ (Deep Cryogenic Air Separation) ไม่เพียงแต่มีการประยุกต์ใช้ที่สำคัญในการผลิตก๊าซอุตสาหกรรมเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในหลายสาขาอีกด้วย ในอุตสาหกรรมเหล็ก ปุ๋ย และปิโตรเคมี เทคโนโลยีการแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำถูกนำมาใช้เพื่อให้ได้ก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูง เช่น ออกซิเจนและไนโตรเจน ช่วยให้กระบวนการผลิตมีประสิทธิภาพ ในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ไนโตรเจนที่ได้จากการแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำจะถูกนำไปใช้ในการควบคุมบรรยากาศในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ในอุตสาหกรรมการแพทย์ ออกซิเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการช่วยพยุงระบบทางเดินหายใจของผู้ป่วย

นอกจากนี้ เทคโนโลยีการแยกอากาศแบบเย็นจัด (Deep Cryogenic Air Separation) ยังมีบทบาทสำคัญในการจัดเก็บและขนส่งออกซิเจนเหลวและไนโตรเจนเหลว ในสถานการณ์ที่ไม่สามารถขนส่งก๊าซแรงดันสูงได้ ออกซิเจนเหลวและไนโตรเจนเหลวจะช่วยลดปริมาณและต้นทุนการขนส่งได้อย่างมีประสิทธิภาพ

บทสรุป

เทคโนโลยีการแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำ (Deep Cryogenic Air Separation) ที่มีความสามารถในการแยกก๊าซได้อย่างมีประสิทธิภาพและแม่นยำ ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี กระบวนการแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำจะมีความชาญฉลาดและประหยัดพลังงานมากขึ้น ควบคู่ไปกับการยกระดับความบริสุทธิ์ของการแยกก๊าซและประสิทธิภาพการผลิต ในอนาคต นวัตกรรมเทคโนโลยีการแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำ (Deep Cryogenic Air Separation) ในด้านการปกป้องสิ่งแวดล้อมและการนำทรัพยากรกลับมาใช้ใหม่ จะเป็นทิศทางสำคัญในการพัฒนาอุตสาหกรรม

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

Email :anna.chou@hznuzhuo.com