เครื่องกำเนิดไนโตรเจนแบบแยกส่วน OSL ใช้สำหรับไฟเบอร์เลเซอร์และสนามตัดอาหารพร้อมใบรับรอง ASME 30 cfm ความบริสุทธิ์ 99.99%
การผลิตไนโตรเจนที่ดำเนินการโดยใช้เทคโนโลยีการดูดซับด้วยแรงดันสวิง (PSA) บนตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน (CMS) ถือเป็นวิธีการที่สมบูรณ์ คุ้มค่า และมีประสิทธิภาพสูงในการผลิตไนโตรเจนเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์และการไหลที่หลากหลายการเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องในโรงงานผลิตไนโตรเจนที่ใช้ PSA นั้นได้รับแรงผลักดันจากวัสดุ CMS ที่ได้รับการปรับปรุง (รูปที่ 1) และการปรับปรุงกระบวนการบทความนี้ให้ภาพรวมของพื้นฐานของการสร้างไนโตรเจนโดยใช้ PSA ในขณะที่เน้นไปที่แนวทางปฏิบัติเชิงนวัตกรรมและวัสดุ CMS ที่ได้รับการปรับปรุงโดยเฉพาะความก้าวหน้าเหล่านี้ร่วมกันมีส่วนช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ PSA อย่างต่อเนื่อง ทำให้ผู้ควบคุมโรงงานในอุตสาหกรรมกระบวนการเคมี (CPI) ได้รับการพิสูจน์แล้วในการผลิตแหล่งจ่ายไนโตรเจนแห้งที่มีความบริสุทธิ์สูงที่เชื่อถือได้และต้นทุนต่ำในสถานที่
รูปที่ 1 เม็ดตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน (CMS) ซึ่งโดยทั่วไปผลิตจากกะลามะพร้าว จะให้พื้นที่ผิวและโครงสร้างรูพรุนที่จำเป็นในการแยกออกซิเจนและไนโตรเจนออกจากกระแสอากาศเข้าที่ถูกอัด
เอ็นไอโตรเจน — ทั้งในสถานะก๊าซและของเหลว — ถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่หลากหลายในภาคอุตสาหกรรมจำนวนมากซึ่งรวมถึงการผลิตอาหารและเครื่องดื่ม เคมีภัณฑ์และยาการแปรรูปปิโตรเลียมการบำบัดความร้อนของโลหะการผลิตกระจกแบน เซมิคอนดักเตอร์ และอิเล็กทรอนิกส์และอื่น ๆ อีกมากมาย.โรงงานอุตสาหกรรมที่ต้องการไนโตรเจนปริมาณมากมักจะมองหาวิธีการผลิตไนโตรเจนในสถานที่ที่มีประสิทธิภาพเสมอ เพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับความบริสุทธิ์ ข้อกำหนดการไหล การใช้พลังงาน พื้นที่ใช้งาน และความสามารถในการเคลื่อนย้าย
ก๊าซไนโตรเจนผลิตโดยการแยกอากาศออกเป็นโมเลกุลส่วนประกอบหลัก (ไนโตรเจนและออกซิเจน) โดยใช้วิธีใดวิธีหนึ่งจากสองวิธี: 1. การแยกส่วนอากาศด้วยความเย็นจัดแบบดั้งเดิมที่ถูกทำให้เป็นของเหลว;หรือ 2. การแยกอากาศที่เป็นก๊าซโดยใช้ระบบดูดซับแบบสวิงแรงดัน (PSA) หรือระบบแยกแบบเมมเบรนหากต้องการไนโตรเจนปริมาณมากที่มีความบริสุทธิ์สูงมาก (99.998%) การแยกส่วนอากาศด้วยความเย็นจัดยังคงเป็นทางเลือกเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพและประหยัดที่สุด [ 2 ]นี่เป็นวิธีการผลิตไนโตรเจนที่เก่าแก่ที่สุด และมีความสามารถในการผลิตทั้งไนโตรเจนแบบก๊าซและไนโตรเจนเหลว (สำหรับใช้ประจำวันและเป็นอุปทานสำรอง)โดยทั่วไปแล้ว การแยกส่วนอากาศแบบไครโอเจนิกจะดำเนินการในโรงงานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ จากนั้นจึงส่งมอบไนโตรเจนที่ผลิตให้กับผู้ใช้
อย่างไรก็ตาม ในโรงงาน CPI หลายแห่ง ไนโตรเจนเสริมสมรรถนะถูกผลิตขึ้นที่ไซต์งานโดยใช้ระบบแยก PSA ขนาดเล็กหรือระบบแยกแบบเมมเบรนระบบ PSA ทำงานบนหลักการดูดซับทางกายภาพของออกซิเจนในอากาศด้วยวัสดุตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน (เช่นที่แสดงในรูปที่ 1) โดยปล่อยให้กระแสไนโตรเจนเสริมสมรรถนะเป็นผลิตภัณฑ์กระบวนการนี้แสดงไว้ในรูปที่ 2 ระบบ PSA ในปัจจุบันสามารถผลิตไนโตรเจนจากอากาศอัดในเชิงเศรษฐกิจได้ในปริมาตรที่หลากหลายตัวอย่างเช่น ระบบในปัจจุบันสามารถรองรับกระแสอากาศเข้าที่น้อยกว่า 5,000 ถึงมากกว่า 60,000 stdft3/h ผลิต N2 ได้อย่างน่าเชื่อถือซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ตั้งแต่ 95 ถึง 99.9995%
รูปที่ 2 ภายในเม็ด CMS ออกซิเจนจะถูกดูดซับเป็นพิเศษ ซึ่งช่วยให้สามารถดักจับกระแสผลิตภัณฑ์ที่อุดมด้วยไนโตรเจนเพื่อใช้นอกสถานที่
อย่างไรก็ตาม ต้นทุนและต้นทุนการดำเนินงานของระบบ PSA มีความสัมพันธ์โดยตรงกับความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนที่ผลิตได้ และต้นทุนเหล่านี้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อต้องการไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.5%ในบางกรณี อาจคุ้มค่าในการผลิตไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงกว่าโดยการผลิตไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์ 99.5% ก่อนโดยใช้ระบบ PSA จากนั้นใช้แพลเลเดียมหรือหน่วยทองแดงเพื่อกำจัดระดับออกซิเจนที่ตกค้างในผลิตภัณฑ์ไนโตรเจนระบบดังกล่าวสามารถลดออกซิเจนตกค้างเหลือ 1–3 ppm
การเลือกระบบที่เหมาะสม
เมื่อเลือกกระบวนการผลิตไนโตรเจนที่เหมาะสมที่สุด ควรพิจารณาพารามิเตอร์หลายประการความบริสุทธิ์และกำลังการผลิตเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่อาจส่งผลต่อการเลือกวิธีการผลิต และด้วยเหตุนี้ จึงมีผลกระทบโดยตรงต่อต้นทุนต่อหน่วยของไนโตรเจนที่ผลิตได้การใช้ระบบสร้างไนโตรเจน PSA ซึ่งสามารถออกแบบให้ตอบสนองทุกประเภทและรูปแบบของการไหลของไนโตรเจน — คงที่ เป็นระยะๆ และไม่แน่นอน — ได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา เนื่องจากความเรียบง่าย ประสิทธิภาพ ความยืดหยุ่น และความน่าเชื่อถือ และมีเงินทุนและต้นทุนการดำเนินงานค่อนข้างต่ำในเส้นทางการผลิตนี้
อย่างไรก็ตาม อัตราการผลิตไนโตรเจนที่เหมาะสมที่สุดโดยใช้ระบบ PSA ที่ใช้เม็ด CMS คือประมาณ 3,000 Nm3/h ของ N2 ที่ผลิตได้ (>95% ความบริสุทธิ์)ภายในช่วงดังกล่าว PSA เป็นตัวเลือกที่ประหยัดมากกว่าการแยก O2/N2 โดยการแยกของเหลวในอากาศและการแยกด้วยความเย็นจัด หรือโดยการแยกโดยใช้เมมเบรนหลักการของเทคโนโลยีการสร้างไนโตรเจนบน PSA โดยใช้ CMS และความรู้ด้านวิศวกรรมกระบวนการที่สำคัญหลายประการมีดังต่อไปนี้
ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน
CMS เป็นส่วนหนึ่งของถ่านกัมมันต์ประเภทพิเศษที่มีโครงสร้างไม่เป็นผลึก (อสัณฐาน) และมีการกระจายขนาดรูพรุนที่ค่อนข้างแคบวัสดุนี้ให้การแยกโมเลกุลตามอัตราการดูดซับของไนโตรเจน แทนที่จะเป็นความแตกต่างในความสามารถในการดูดซับระหว่างออกซิเจนและไนโตรเจนรูปที่ 2 แสดงโครงสร้างภายในของวัสดุ CMS ที่เหมาะสมสำหรับการแยก (กำจัด) โมเลกุล O2 ออกจากโมเลกุล N2 ในช่องอากาศอัด เพื่อให้ได้กระแสไนโตรเจนที่ได้รับการเสริมสมรรถนะ (หมายเหตุ: ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนจะถูกคัดเลือกสำหรับออกซิเจน ในขณะที่ ตะแกรงโมเลกุลซีโอไลต์เป็นแบบคัดเลือกไนโตรเจน)
คุณสมบัติได้แก่:
การออกแบบเตียงคู่และเตียงเดียว
แพ็คเกจที่สมบูรณ์พร้อมถังกรองเบื้องต้นและถังบัฟเฟอร์
ปลอดภัยและเชื่อถือได้
ผลิตไนโตรเจนบริสุทธิ์ 95 - 99.999% อย่างต่อเนื่อง
จุดน้ำค้างถึง -58°F (-50°C)
ตัวกรองอากาศปลอดเชื้อในขั้นตอนสุดท้ายได้รับการยอมรับจาก USDA / FSIS เพื่อใช้ในโรงงานเนื้อสัตว์และสัตว์ปีกที่ได้รับการตรวจสอบจากรัฐบาลกลางปฏิบัติตามข้อกำหนดของ FDA และ GFSI อย่างสมบูรณ์
อาคาร PSA ไม่ต้องการการบำรุงรักษา
