หลักการและคุณลักษณะของเครื่องกำเนิดไนโตรเจน

A เครื่องกำเนิดไนโตรเจนเป็นอุปกรณ์ที่ใช้อากาศเป็นวัตถุดิบและแยกออกซิเจนและไนโตรเจนด้วยวิธีการทางกายภาพเพื่อให้ได้ก๊าซไนโตรเจน ตามวิธีการแยกที่แตกต่างกัน เครื่องกำเนิดไนโตรเจนทางอุตสาหกรรมสามารถแบ่งได้เป็นสามประเภท: การแยกอากาศด้วยความเย็นจัด, การแยกอากาศตะแกรงโมเลกุล (PSA) และการแยกอากาศแบบเมมเบรน

เครื่องกำเนิดไนโตรเจนได้รับการออกแบบและผลิตโดยใช้เทคโนโลยีการดูดซับด้วยแรงดันสวิง (PSA) ใช้ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน (CMS) นำเข้าคุณภาพสูงเป็นตัวดูดซับ และใช้หลักการดูดซับแบบสวิงแรงดันที่อุณหภูมิปกติเพื่อแยกไนโตรเจนออกจากออกซิเจนในอากาศ ทำให้เกิดไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง โดยปกติแล้วอาคารดูดซับสองแห่งจะเชื่อมต่อกันแบบขนาน ควบคุมโดยระบบ PLC ที่นำเข้า วาล์วนิวแมติกจะทำงานโดยอัตโนมัติเพื่อสลับการดูดซับด้วยแรงดันและการสร้างใหม่จากการลดแรงดัน ทำให้การแยกออกซิเจน-ไนโตรเจนเสร็จสมบูรณ์ และรับไนโตรเจนด้วยความบริสุทธิ์ที่ต้องการ

หลักการทำงานของเครื่องกำเนิดไนโตรเจน

หลักการสร้างไนโตรเจนในการดูดซับแรงดันสวิง PSA

ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนสามารถดูดซับทั้งออกซิเจนและไนโตรเจนในอากาศ ความสามารถในการดูดซับเพิ่มขึ้นตามความดันที่เพิ่มขึ้น ภายใต้แรงกดดันเดียวกัน ไม่มีความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างความสามารถในการดูดซับสมดุลของออกซิเจนและไนโตรเจน ดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากที่จะบรรลุการแยกออกซิเจนและไนโตรเจนอย่างมีประสิทธิผลโดยการเปลี่ยนแปลงความดันเท่านั้น

เมื่อพิจารณาถึงความแตกต่างของอัตราการดูดซับ จึงสามารถแยกแยะลักษณะการดูดซับของออกซิเจนและไนโตรเจนได้อย่างมีประสิทธิภาพ เส้นผ่านศูนย์กลางโมเลกุลของออกซิเจนมีขนาดเล็กกว่าไนโตรเจน ดังนั้นอัตราการแพร่กระจายจึงเร็วกว่าไนโตรเจนหลายร้อยเท่า ดังนั้นตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนจึงดูดซับออกซิเจนได้เร็วยิ่งขึ้น หลังจากการดูดซับประมาณหนึ่งนาที สามารถดูดซับออกซิเจนได้มากกว่า 90% ในขณะที่ปริมาณการดูดซับของไนโตรเจนมีเพียงประมาณ 5% เท่านั้น

ในขั้นตอนนี้ ก๊าซที่ถูกดูดซับส่วนใหญ่เป็นออกซิเจน ในขณะที่ก๊าซที่เหลือส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจน ด้วยการควบคุมเวลาดูดซับภายในหนึ่งนาที ออกซิเจนและไนโตรเจนจึงสามารถแยกออกจากกันได้ในขั้นต้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง การดูดซับและการคายดูดซับเกิดขึ้นได้จากความแตกต่างของแรงดัน: การดูดซับเกิดขึ้นเมื่อความดันเพิ่มขึ้น และการคายการดูดซึมเกิดขึ้นเมื่อความดันลดลง

การแยกออกซิเจนและไนโตรเจนขึ้นอยู่กับความแตกต่างของความเร็วการดูดซับระหว่างก๊าซทั้งสอง ด้วยการควบคุมเวลาในการดูดซับ ออกซิเจนจึงสามารถดูดซับได้อย่างเพียงพอในขณะที่ไนโตรเจนมีเวลาไม่เพียงพอที่จะดูดซับ จากนั้นกระบวนการดูดซับจะหยุดลงเพื่อให้ได้การผลิตไนโตรเจนที่มีประสิทธิภาพ

หลักการสร้างไนโตรเจนแบบแยกอากาศด้วยไครโอเจนิก

การสร้างไนโตรเจนแบบไครโอเจนิกสามารถผลิตได้ไม่เพียงแต่ก๊าซไนโตรเจนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงไนโตรเจนเหลวด้วย ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของกระบวนการที่ต้องใช้ไนโตรเจนเหลว ไนโตรเจนเหลวสามารถเก็บไว้ในถังเก็บไนโตรเจนเหลวได้ เมื่อการจ่ายไนโตรเจนถูกขัดจังหวะหรือจำเป็นต้องบำรุงรักษาหน่วยแยกอากาศ ไนโตรเจนเหลวที่เก็บไว้จะเข้าสู่เครื่องทำให้เกิดไอ ได้รับความร้อน จากนั้นจ่ายเข้าไปในท่อส่งไนโตรเจนเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดไนโตรเจนของอุปกรณ์ในกระบวนการ

วงจรการทำงานของการสร้างไนโตรเจนแบบแช่แข็ง (ช่วงเวลาระหว่างการดำเนินการอุ่นเครื่องหลักสองครั้ง) โดยทั่วไปจะนานกว่าหนึ่งปี ดังนั้นอุปกรณ์สำรองข้อมูลมักจะไม่ได้รับการพิจารณาสำหรับระบบการสร้างไนโตรเจนแบบแช่แข็ง อย่างไรก็ตาม เครื่องกำเนิดไนโตรเจน PSA สามารถผลิตก๊าซไนโตรเจนได้เฉพาะโดยไม่มีความสามารถในการจัดเก็บข้อมูลสำรอง และหน่วยเดียวไม่สามารถรับประกันการทำงานต่อเนื่องในระยะยาวได้

หลักการสร้างไนโตรเจนของเมมเบรนแยกอากาศ

หลังจากถูกบีบอัดและกรองด้วยเครื่องอัดอากาศ อากาศจะเข้าสู่เครื่องแยกเมมเบรนชนิดโพลีเมอร์สูง เนื่องจากความแตกต่างในค่าสัมประสิทธิ์การละลายและการแพร่กระจายของก๊าซต่างๆ ในเมมเบรน ก๊าซต่างๆ จึงมีอัตราการซึมผ่านที่แตกต่างกัน

จากคุณลักษณะนี้ ก๊าซสามารถแบ่งออกเป็น "ก๊าซเร็ว" และ "ก๊าซช้า"

ภายใต้ความแตกต่างของความดันระหว่างทั้งสองด้านของเมมเบรน ก๊าซที่มีอัตราการซึมผ่านเร็วขึ้น เช่น ไอน้ำ ไฮโดรเจน ฮีเลียม ไฮโดรเจนซัลไฟด์ และคาร์บอนไดออกไซด์ จะผ่านเมมเบรนและเกิดการเสริมสมรรถนะที่ด้านเพอมีเอต

ในขณะเดียวกัน ก๊าซที่มีอัตราการซึมผ่านช้ากว่า เช่น มีเธน ไนโตรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์ และอาร์กอน จะถูกกักเก็บและเสริมสมรรถนะที่ด้านป้อน จึงสามารถแยกก๊าซผสมได้

คุณสมบัติของอุปกรณ์กำเนิดไนโตรเจน

สะดวกและรวดเร็ว

ด้วยเทคโนโลยีขั้นสูงและระบบกระจายการไหลของอากาศที่เป็นเอกลักษณ์ การกระจายการไหลของก๊าซมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ช่วยให้สามารถใช้ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ไนโตรเจนที่ผ่านการรับรองสามารถผลิตได้ภายในเวลาประมาณ 20 นาที

ใช้งานง่าย

อุปกรณ์นี้มีโครงสร้างที่กะทัดรัดและการออกแบบติดตั้งแบบลื่นไถลในตัว ซึ่งใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยลงและไม่ต้องลงทุนก่อสร้างงานโยธา ด้วยการลงทุนเริ่มแรกเพียงเล็กน้อย ผู้ใช้จำเป็นต้องเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟที่ไซต์งานเพื่อเริ่มการผลิตไนโตรเจนเท่านั้น

การดำเนินงานที่ประหยัด

เทคโนโลยี PSA เป็นวิธีการสร้างไนโตรเจนที่ง่ายและมีประสิทธิภาพซึ่งใช้อากาศเป็นวัตถุดิบ การใช้พลังงานส่วนใหญ่มาจากไฟฟ้าที่ใช้โดยเครื่องอัดอากาศ โดยมีต้นทุนการดำเนินงานต่ำ ใช้พลังงานต่ำ และมีประสิทธิภาพสูง