ก
เครื่องกำเนิดไนโตรเจน หรือที่รู้จักกันในชื่อเครื่องกำเนิดก๊าซไนโตรเจน ทำงานโดยแยกก๊าซไนโตรเจน (N2) ออกจากอากาศโดยรอบ ซึ่งประกอบด้วยไนโตรเจนประมาณ 78% และออกซิเจน 21% พร้อมด้วยก๊าซอื่น ๆ อีกจำนวนหนึ่ง มีสองวิธีหลักที่เครื่องกำเนิดไนโตรเจนสามารถแยกสารนี้ได้: การดูดซับด้วยแรงดันสวิง (PSA) และการแยกเมมเบรน ต่อไปนี้เป็นวิธีการทำงานของแต่ละวิธี:
1. การดูดซับแรงดันสวิง (PSA):
กระบวนการ PSA อาศัยคุณลักษณะการดูดซับที่แตกต่างกันของก๊าซบนวัสดุดูดซับที่เป็นของแข็ง ซึ่งโดยทั่วไปคือตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน ต่อไปนี้คือคำอธิบายทีละขั้นตอนเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเครื่องกำเนิดไนโตรเจน PSA:
ขั้นตอนการดูดซับ: กระบวนการเริ่มต้นด้วยคอลัมน์ดูดซับคู่หนึ่งที่เต็มไปด้วยตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน ในระหว่างขั้นตอนนี้ อากาศอัด (ที่มีออกซิเจน ไนโตรเจน และก๊าซอื่นๆ) จะถูกนำเข้าสู่คอลัมน์หนึ่ง ในขณะที่อีกคอลัมน์หนึ่งยังคงไม่ทำงาน
การดูดซับแบบเลือกสรร: ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนมีความสัมพันธ์กับออกซิเจนและสิ่งสกปรกอื่น ๆ มากกว่าไนโตรเจน เป็นผลให้ตะแกรงดูดซับออกซิเจนและก๊าซติดตามอื่นๆ ทำให้ไนโตรเจนไหลผ่านได้โดยไม่มีสิ่งกีดขวาง
การผลิตไนโตรเจน: ก๊าซที่อุดมด้วยไนโตรเจนจะถูกรวบรวมจากคอลัมน์ที่ใช้งานอยู่และส่งมอบเป็นก๊าซของผลิตภัณฑ์ ไนโตรเจนนี้มีความบริสุทธิ์สูง โดยทั่วไปจะมีตั้งแต่ 95% ถึง 99.999% ขึ้นอยู่กับการใช้งานและการออกแบบของเครื่องกำเนิดไฟฟ้า
การสลับคอลัมน์: หลังจากเวลาที่กำหนดไว้หรือเมื่อคอลัมน์ที่ใช้งานอิ่มตัวด้วยก๊าซดูดซับ คอลัมน์จะเปลี่ยนบทบาท คอลัมน์ที่ทำงานอยู่ก่อนหน้านี้จะเข้าสู่ระยะการกำจัดการดูดซึม ในขณะที่อีกคอลัมน์หนึ่งจะทำงานเพื่อการผลิตไนโตรเจน
ระยะการดูดซับ: ในระหว่างระยะนี้ ก๊าซที่ถูกดูดซับจะถูกปล่อยออกจากคอลัมน์อิ่มตัวโดยการลดความดัน กระบวนการนี้เรียกว่าการสลายหรือการสร้างใหม่ เพื่อเตรียมคอลัมน์สำหรับรอบการดูดซับครั้งต่อไป
การทำงานอย่างต่อเนื่อง: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะสลับระหว่างขั้นตอนการดูดซับและการกำจัดการดูดซึมในลักษณะเป็นวงจร เพื่อให้มั่นใจว่าจะมีการจ่ายก๊าซไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงอย่างต่อเนื่อง
2. การแยกเมมเบรน:
เครื่องกำเนิดไนโตรเจนแบบเมมเบรนใช้หลักการที่แตกต่างออกไปเพื่อแยกไนโตรเจนออกจากอากาศโดยพิจารณาจากความแตกต่างในการซึมผ่านของก๊าซผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ ต่อไปนี้เป็นวิธีการทำงานของเครื่องกำเนิดไนโตรเจนแบบเมมเบรน:
วัสดุเมมเบรน: เครื่องกำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยเมมเบรนที่ทำจากวัสดุที่มีการซึมผ่านแบบเลือกได้ เมมเบรนนี้ช่วยให้โมเลกุลไนโตรเจนสามารถผ่านได้ง่ายกว่าโมเลกุลออกซิเจนและก๊าซอื่นๆ
การอัดอากาศ: อากาศอัดจะถูกส่งไปยังด้านหนึ่งของเมมเบรน อากาศอัดนี้มีส่วนผสมของออกซิเจนและไนโตรเจน
การแยกก๊าซ: เมื่ออากาศไหลผ่านเมมเบรน โมเลกุลไนโตรเจนจะแพร่กระจายผ่านเมมเบรนได้ง่ายกว่าโมเลกุลออกซิเจน การซึมผ่านแบบเลือกสรรนี้ส่งผลให้เกิดกระแสไนโตรเจนเสริมสมรรถนะที่ด้านหนึ่งของเมมเบรน และกระแสที่เสริมออกซิเจนที่อีกด้านหนึ่ง
การรวบรวมไนโตรเจน: ก๊าซที่อุดมด้วยไนโตรเจนจะถูกรวบรวมจากด้านข้างของเมมเบรนซึ่งมีการซึมผ่าน ในขณะที่กระแสที่อุดมด้วยออกซิเจนอาจถูกปล่อยออกมาหรือดำเนินการเพิ่มเติมตามความจำเป็น
การทำงานอย่างต่อเนื่อง: เครื่องกำเนิดไนโตรเจนแบบเมมเบรนจ่ายก๊าซไนโตรเจนอย่างต่อเนื่องตราบใดที่อากาศอัดถูกจ่ายให้กับระบบ
ทั้งเครื่องกำเนิดไนโตรเจน PSA และเมมเบรนนำเสนอแหล่งก๊าซไนโตรเจนที่เชื่อถือได้ซึ่งมีระดับความบริสุทธิ์และอัตราการไหลที่แตกต่างกัน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรม เชิงพาณิชย์ และทางวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย การเลือกระหว่างวิธีการเหล่านี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น ความบริสุทธิ์ อัตราการไหล และข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะ
