การแนะนำ
ด้วยข้อเสนอของสังคมที่ประหยัดทรัพยากรและสิ่งแวดล้อมผู้คนได้หยิบยกข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับการใช้ทรัพยากรอย่างมีเหตุผล เป็นวิธีที่สำคัญในการรับก๊าซอุตสาหกรรมเช่นไนโตรเจนและออกซิเจนประสิทธิภาพและการปกป้องสิ่งแวดล้อมของเทคโนโลยีการแยกอากาศได้รับความสนใจอย่างมาก วิธีการแยกแช่แข็งและวิธีการแยกเมมเบรนเป็นสองเทคโนโลยีการแยกอากาศกระแสหลักในปัจจุบันแต่ละคนมีข้อดีที่เป็นเอกลักษณ์และสถานการณ์ที่ใช้งานได้ บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์หลักการของวิธีการทั้งสองนี้และอุปกรณ์แยกอากาศที่สอดคล้องกันและสำรวจวิธีการแยกก๊าซที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและการใช้ทรัพยากรผ่านการผสมผสานทางเทคนิค
วิธีการแยกแช่แข็ง
หลักการพื้นฐาน
วิธีการแยกแช่แข็งเป็นเทคโนโลยีที่ทำให้อากาศเหลวที่อุณหภูมิต่ำและแยกก๊าซตามความแตกต่างของจุดเดือด ขั้นตอนหลักของมันรวมถึง:
การบีบอัดอากาศและการทำให้บริสุทธิ์: หลังจากที่อากาศถูกกรองบีบอัดและระบายความร้อนมันจะถูกส่งผ่านเครื่องกรองแห้งเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกเช่นความชื้นและคาร์บอนไดออกไซด์
การชำระบัญชีและการแยกส่วน: อากาศบริสุทธิ์นั้นเป็นของเหลวในเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหลักแล้วเข้าสู่หอกลั่น ผ่านการแยกส่วนก๊าซเช่นออกซิเจนและไนโตรเจนจะถูกแยกออกเนื่องจากจุดเดือดที่แตกต่างกัน
อุปกรณ์แยกอากาศ
อุปกรณ์ของวิธีการแยกแช่แข็งส่วนใหญ่จะรวมส่วนต่อไปนี้:
คอมเพรสเซอร์: ใช้เพื่อเพิ่มความดันอากาศ
อุปกรณ์ระบายความร้อน: ลดอุณหภูมิอากาศเพื่อให้ได้ของเหลว
หอการกลั่น: บรรลุการแยกก๊าซผ่านการแยกส่วน
ภาชนะเก็บก๊าซเหลว: ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการจัดเก็บและการขนส่งก๊าซเหลวที่แยกออกจากกัน
ข้อดี: ความบริสุทธิ์แยกสูงเหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่
ข้อเสีย: การใช้พลังงานสูงอุปกรณ์ที่ซับซ้อนเหมาะสำหรับการแยกก๊าซที่มีปริมาณสูงในอากาศ (เช่นไนโตรเจนและออกซิเจน)
วิธีการแยกเมมเบรน
หลักการพื้นฐาน
วิธีการแยกเมมเบรนเป็นเทคโนโลยีการแยกตามความแตกต่างในการดูดซับและอัตราการแพร่กระจายของโมเลกุลก๊าซบนพื้นผิวเมมเบรน หลักการทำงานของมันมีดังนี้:
การซึมผ่านแบบเลือก: ภายใต้ความดันส่วนผสมของก๊าซจะผ่านเยื่อโพลิเมอร์โมเลกุลขนาดเล็ก (เช่นออกซิเจน) ผ่านไปอย่างรวดเร็วและโมเลกุลขนาดใหญ่ (เช่นไนโตรเจน) จะถูกเก็บไว้
การแยกและการรวบรวม: ก๊าซที่แตกต่างกันจะถูกรวบรวมผ่านด้านการซึมผ่านและด้านการเก็บรักษาของเมมเบรนตามลำดับ
อุปกรณ์แยกอากาศ
อุปกรณ์แยกเมมเบรนส่วนใหญ่มีส่วนต่อไปนี้:
อุปกรณ์บีบอัด: ให้แรงดันที่จำเป็นสำหรับก๊าซที่จะผ่านเมมเบรน
การประกอบเมมเบรน: หน่วยแยกแกนวัสดุรวมถึงอนุพันธ์เซลลูโลส, โพลีเมอร์สังเคราะห์ ฯลฯ
ระบบการรวบรวม: ใช้สำหรับการจัดเก็บและการใช้ประโยชน์จากก๊าซที่แยกจากกัน
ข้อดี: การใช้พลังงานต่ำ, ไม่มีปฏิกิริยาเคมี, อุปกรณ์ง่าย, การปรับตัวที่แข็งแกร่ง
ข้อเสีย: ความบริสุทธิ์การแยกค่อนข้างต่ำเหมาะสำหรับความต้องการการแยกก๊าซขนาดเล็กหรือเฉพาะ
การรวมกันของวิธีการแยกแช่แข็งและวิธีการแยกเมมเบรน
การรวมข้อดีของเทคโนโลยีทั้งสองเข้าด้วยกันสามารถออกแบบอุปกรณ์แยกอากาศที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น:
การแยกเบื้องต้น: ใช้วิธีการแยกเมมเบรนเพื่อแยกส่วนของก๊าซอย่างรวดเร็วและลดภาระของการแยกแช่แข็ง
การทำให้บริสุทธิ์ลึก: ก๊าซหลังจากการแยกเมมเบรนจะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการแยกแช่แข็งเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์สูง
กรณีแอปพลิเคชัน:
ในการผลิตไนโตรเจนการแยกเมมเบรนสามารถสกัดไนโตรเจนดิบได้อย่างรวดเร็วและการแยกแช่แข็งจะใช้เพื่อชำระให้บริสุทธิ์มากกว่า 99.5%
ในการกู้คืนไฮโดรเจนการแยกเมมเบรนใช้สำหรับการปรับสภาพและการแยกแช่แข็งทำให้การแยกขั้นสุดท้ายเสร็จสิ้น
ข้อดี:
ลดการใช้พลังงานโดยรวม
ปรับปรุงประสิทธิภาพการแยกและการใช้ทรัพยากร
บทสรุป
การแยกแช่แข็งและการแยกเมมเบรนมีลักษณะของตัวเองในด้านการแยกอากาศ อดีตเหมาะสำหรับความบริสุทธิ์สูงและการผลิตขนาดใหญ่ในขณะที่หลังเหมาะสำหรับการใช้พลังงานต่ำและการทำงานที่ยืดหยุ่น ด้วยการรวมเทคโนโลยีทั้งสองประสิทธิภาพและเศรษฐกิจของหน่วยแยกอากาศสามารถปรับให้เหมาะสมให้การสนับสนุนทางเทคนิคสำหรับการใช้ทรัพยากรที่มีประสิทธิภาพและการปกป้องสิ่งแวดล้อม ในอนาคตด้วยนวัตกรรมของวัสดุเมมเบรนและการปรับปรุงเทคโนโลยีแช่แข็งเทคโนโลยีการแยกอากาศจะนำไปสู่การพัฒนาที่กว้างขึ้น
