เทคโนโลยี Nitrogen ที่ใช้ในอุตสาหกรรมการผลิต
Argon gases 0.90%
Carbon dioxide 0.30%
Other 0.17%
ก๊าซไนโตรเจน เป็นก๊าซที่มีมากที่สุด ในชั้นบรรยากาศของโลก ไนโตรเจนคุณสมบัติ เป็นก๊าซเฉื่อย เหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมหลายประเภท ครอบคลุมในหลายแง่มุมของการผลิต
ไนโตรเจน เป็นองค์ประกอบที่พบมากในธรรมชาติ ซึ่งประกอบขึ้นเป็นส่วนประกอบของอากาศ ประมาณ 78 % โดยปริมาตร หรือ 75 % ของอากาศโดยน้ำหนัก ไนโตรเจนเป็นก๊าซที่ไม่มีกลิ่น ไม่มีสี ไม่มีรส คุณสมบัติเป็น ก๊าซเฉื่อย ไม่ทำให้เกิดการเผาไหม้
ก๊าซไนโตรเจนในอุตสาหกรรม ( Nitrogen gas in the industry )
ด้วยคุณสมบัติ ไนโตรเจน เป็นก๊าซเฉื่อย จึงเหมาะในอุตสาหกรรมหลายประเภท ครอบคลุมหลากหลายของการผลิต เช่น การผลิตสารเคมี การแปรรูป การจัดการ และ การขนส่ง อื่นๆอีกมากมาย ที่ไนโตรเจนเข้ามามีบทบาทสำคัญ ในกระบวนการผลิต
อุตสาหกรรมอาหาร (Food and Beverages)
ก๊าซไนโตรเจน ทำให้บรรยากาศไม่เกิดปฎิกิริยา ช่วยในการรักษาอาหารไม่ทำให้เกิดการเน่าเสียง่าย และช่วยการชะลอการเหม็นหืนที่เกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น ที่เกิดขึ้นกับอาหาร
ในการผลิตเบียร์ บางชนิด เช่น สเตาต์ (Stout Beer) และ เอล (Ale) เครื่องดื่มที่มีแอลกอฮอล์ ของประเทศอังกฤษ ไนโตรเจนจะถูกใช้ร่วมกับคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากจะทำให้เกิดฟองขนาดเล็ก ทำให้จ่ายเบียร์ได้ง่ายขึ้น ไนโตรเจนยังใช้ในการบรรจุกระป๋องและขวดเบียร์อีกด้วย
อุตสาหกรรมยา (Pharmaceutical)
ก๊าซไนโตรเจน ที่ใช้ในวงการเภสัชกรรม ที่ใช้ในการผลิตเภสัชภัณฑ์ มีอยู่ในรูปก๊าซอัด และ ไนโตรเจนเหลว ในการผลิตยา ไนโตรเจน ใช้ทุกกระบวนการผลิต เช่น ใช้ในการแยกสารตั้งต้นก่อนผลิตตัวยา และใช้รักษาเสถียรภาพของยา ในระหว่างการขนส่งและการจัดเก็บ ยังช่วยปิองกันการปนเปื้อนระหว่างการผลิตและบรรจุ ใช้ทดสอบและควบคุมคุณภาพของยา
อุตสาหกรรมพลาสติก (Plastic)
ก๊าซไนโตรเจน ที่ใช้ในอุตสาหกรรม การผลิตที่นิยมกัน คือการใช้แทนที่วัสดุ เวลาฉีดพลาสติก ขึ้นรูป ทำให้ประหยัดเม็ดพลาสติก และมีความแข็งแรง เนื้อพลาสติกไม่เกิดฟองอากาศ
อุตสาหกรรม เครื่องจักรการตัดแผ่นเหล็กด้วยเลเซอร์ (Machine Tool & Laser Cutting )
การใช้ก๊าซไนโตรเจน ในอุตสาหกรรม Laser Cutting มีลักษณะการใช้งานเหมือนกับ การผ่าตัดศัลยกรรมด้วยเลเซอร์ คือ การนำก๊าซไนโตรเจนมาคลุมรอบแสงเลเซอร์ ขณะที่ใช้ตัดโลหะ จะทำให้แผ่นโลหะสวยคมและยังช่วยป้องกันการเกิด ออกซิเดชั่น อีกด้วย
อุตสาหกรรม อิเล็กทรอนิกส์ และ เซมิคอนดักเตอร์ (Electronic & Semiconductor )
ก๊าซไนโตรเจน เป็นก๊าซที่ได้รับความนิยมสุด ในอุตสาหกรรมนี้ ด้วยคุณสมบัติเป็นก๊าซเฉื่อย ไม่ติดไฟง่าย ใช้ในการป้องกันการเกิด ออกซิเดชั่น จึงปลอดภัย นิยมนำมาใช้ทำความเย็น รักษาบรรยากาศและสภาพแวดล้อมในโรงงานผลิตให้คงที่ และใช้ปกคลุมสารกึ่งตัวนำทำให้งานที่ผลิต มีความคมชัดที่ดียิ่งขึ้น รวมถึงการผลิตเครื่องมือ และ อิเล็กทรอนิกส์
อุตสาหกรรม น้ำมัน และ ก๊าซ (Oil & Gas)
ก๊าซไนโตรเจนมีประโยชน์อย่างมาก ในอุตสาหรรม น้ำมัน และก๊าซ เช่น การฉีดไนโตรเจนในบ่อน้ำมัน เพื่อกระตุ้นการไหลของไฮโดรคาร์บอนจากบริเวณที่เข้าถึงได้ยาก การทำให้ท่อแห้ง หลังจากการทำ Hydro Test โดยการอัดไนโตรเจน เข้าไปในระบบท่อ การใช้ไนโตรเจนแทนที่ก๊าซ และ หมอกที่เป็นอันตรายจากกระบวนการผลิต เพื่อป้องกันปฏิกิริยาเคมี โดยไม่ได้ตั้งใจ กับไฮโดรคาร์บอนที่ระเหยได้ เพื่อลดปริมาณ ออกซิเจนในอากาศ ในสภาพแวดล้อมที่เสี่ยงต่อการระเบิด ฯลฯ
ดังนั้นจะเห็นได้ว่า แนวโน้มการใช้ไนโตรเจน ในอุตสาหกรรมต่างๆ มีการเพิ่มมากขึ้น ซึ่งแต่เดิม ก๊าซไนโตรเจน ที่หาได้ทั่วไป จะเป็นรูปไนโตรเจนเหลว ที่ขายเป็น Bulk Tank ซึ่งจะต้องเสียค่าใช้จ่าย ในการตั้งถังบรรจุ ไนโตรเจนเหลว และระบบในคอนโทรลไนโตรเจนในรูปแบบที่เป็นก๊าซ ไม่สะดวกในการเคลื่อนย้าย ปรับเปลี่ยน ไลน์การผลิต ซึ่งในยุคปัจจุบันที่มีการเปลียนแปลงเทคโนโลยี อย่างรวดเร็ว
ส่วนแบบหลอดบรรจุก๊าซ ในการขนส่ง มีอันตรายเนื่องจากบรรจุในถังแรงดันสูง หากเป็นพื้นที่ห่างไกล ค่าใช้จ่ายในการขนส่ง จะเพิ่มในต้นทุนการผลิต อีกด้วย
เครื่องกำเนิดไนโตรเจน เป็นอุปกรณ์ที่สามารถสร้างไนโตรเจนที่ในอุตสาหกรรมมีความบริสุทธิ์สูง ตามความต้องการ จากอากาศในชั้นบรรยากาศ ซึ่งในที่นี้จะกล่าวถึง เครื่องกำเนิดไนโตรเจน แบบ Pressure Swing Absorption (PSA)
เครื่องกำเนิดไนโตรเจน แบบ Pressure Swing Absorption (PSA)
- วิธีการดูดซับสลับความดัน (PSA) วิธีการหนึ่งในการผลิตก๊าซไนโตรเจนก็คือ วิธีการดูดซับสลับความดัน (PSA) การดูดซับเป็นกระบวนการที่อะตอม ไอออน หรือโมเลกุลจากสาร เช่น อากาศอัด เกาะติดกับพื้นผิวของวัสดุดูดซับ
เครื่องผลิตก๊าซไนโตรเจนเทคโนโลยี PSA จะแยกก๊าซไนโตรเจนออกจากก๊าซอื่นๆ โดยก๊าซอื่นๆ ที่มีอยู่ในอากาศอัด โดยจะถูกดูดซับ (ออกซิเจน, CO2 และไอน้ำ) และเหลือไว้เพียงก๊าซไนโตรเจนและก๊าซเฉื่อยอื่น อุปกรณ์นี้เป็นวิธีการผลิตก๊าซไนโตรเจนที่ง่าย เชื่อถือได้ และคุ้มค่า ซึ่งสามารถผลิตก๊าซไนโตรเจนปริมาณสูงอย่างต่อเนื่องในระดับความบริสุทธิ์ที่ต้องการ
ระบบสองทาวเวอร์
เทคโนโลยี PSA จะดักจับก๊าซออกซิเจนจากอากาศอัด โมเลกุลของก๊าซออกซิเจนจะถูกดักจับโดยคาร์บอนโมเลกุลาซีฟ (CMS) ซึ่งจะเกิดขึ้นในถัง 2 ถัง (ทาวเวอร์ A และทาวเวอร์ B) แต่ละถังจะมีCMA และทำงานสลับกันไปมาระหว่างกระบวนการแยกก๊าซไนโตรเจน และการกำจัดก๊าซออกซิเจนที่ถูกดักจับโดย CMS
อากาศอัดที่แห้งและสะอาดจะเข้าสู่ทาวเวอร์ A เนื่องจากโมเลกุลออกซิเจนมีขนาดเล็กกว่าโมเลกุลไนโตรเจน โมเลกุลออกซิเจนจึงสามารถเข้าไปยังรูของเม็ดสาร CMS และถูกดักเก็บไว้ที่เม็ดสาร CMS ซึ่งโมเลกุลไนโตรเจนที่ใหญ่กว่าไม่สามารถผ่านเข้าไปใน CMS จึงสามารถไหลออกจากตัวถัง A ได้ ทำให้ได้ก๊าซไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์ตามที่ต้องการ ซึ่งระยะนี้เรียกว่าระยะการดูดซับหรือระยะการแยก
ไนโตรเจนส่วนใหญ่ที่ผลิตในทาวเวอร์ A จะออกจากระบบเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับใช้งานหรือจัดเก็บโดยตรง จากนั้นจะมีการนำไนโตรเจนส่วนปริมาณหนึ่งไหลผ่านเข้าสู่ทาวเวอร์ B ในทิศทางตรงกันข้าม การไหลนี้จะผลักออกซิเจนที่อยู่ใน CMS ในระยะการดูดซับก่อนหน้านี้ออกจากเครื่องผลิตไนโตรเจนเข้าสู่บรรยากาศ
การปล่อยลมออกในทาวเวอร์ B จะทำให้ CMS สูญเสียความสามารถในการจับกับโมเลกุลออกซิเจน โดยโมเลกุลออกซิเจนจะแยกออก CMS และปล่อยออกไปสู่บรรยากาศ
กระบวนการ"ทำความสะอาด"นี้ทำให้รูพรุนของ CMS มีที่ว่างสำหรับโมเลกุลออกซิเจนใหม่เพื่อจับตัวกับตัวกรองในระยะการดูดซัมในรอบถัดไป ระบบ PSA แบบสองทาวเวอร์จะสลับระหว่างดูดซึมและการนำสาร CMS กลับมาใช้ได้อย่างต่อเนื่องเพื่อให้สามารถดำเนินการผลิตก๊าซไนโตรเจนในระดับความบริสุทธิ์ที่ต้องการได้
Modular Nitrogen Generator
เป็นแบบที่เรียกว่า โมดูล่าร์ (Modular N2 generator) ที่มีขนาดเล็กลงและประหยัดพื้นที่ในการติดตั้ง การเคลื่อนย้ายง่าย อีกทั้งสามารถเพิ่มจำนวนโมดูล (Module) ได้ในกรณีที่ต้องการปริมาณไนโตรเจนเพิ่มขึ้น ทำให้สะดวกมากขึ้น เมื่อเปรียบเทียบกับแบบสองถังแบบเดิม
ประโยชน์ของเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบโมดูล่าร์ (Advantage of Modular N2 Generator)
1. สามารถควบคุมต้นทุนของไนโตรเจนได้
-
ต้นทุนการซัพพลายไนโตรเจน จะไม่ขึ้นอยู่กับราคาแก๊สที่ขึ้นลงอีกต่อไป และความเสี่ยงหรือราคาในการขนส่ง
-
สามารถทำงานได้ 24 ชั่วโมงต่อวัน และทำงานได้ทั้ง 7 วันในสัปดาห์ ไม่ต้องรอเติมแก๊ส
-
ต้นทุนในการใช้งานต่ำกว่าแบบ ไนโตรเจนเหลวแท็งค์ฟาร์ม และ แบบหลอดไนโตรเจน
-
ไม่จำเป็นต้องมีพื้นที่ในการติดตั้งแท็งค์ฟาร์มและกันพื้นที่ปลอดภัยสำหรับหลอดไนโตรเจนความดันสูง
2. เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในการผลิตและลดเวลาในการเบรกดาวน์
-
เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบโมดูลาร์ใช้เทคโนโลยี่ขึ้นรูปอลูมิเนียม มีน้ำหนักเบา กระทัดรัด และมีขนาดเล็กกว่าเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบสองถัง แบบเดิม
-
สามารถเพิ่มชุดเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบโมดูลาร์ได้อย่างง่ายดาย ในกรณีที่มีการขยายการใช้ไนโตรเจนที่เพิ่มขึ้น
3. ประหยัดพลังงานและมีประสิทธิภาพในการใช้งานสูง
-
ด้วยเทคโนโลยีการควบคุมโหลดแบบแปรผันที่ไม่มีความแน่นอนได้อย่างดี ทำให้มั่นใจได้ว่าความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนยังคงที่ไม่เปลี่ยนแปลงและยังคงประหยัดพลังงานในทุกๆการใช้งาน ที่ความต้องการใช้ไนโตรเจนมีการแปรผันหลากหลาย
-
สามารถปรับตั้งความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนที่ใช้งานได้ ให้ตรงกับการใช้งานจริง ทำให้ไม่สูญเสียพลังงานโดยปล่าวประโยชน์ ในขณะที่แบบแท็งค์ฟาร์มและแบบหลอดไม่สามารถปรับตั้งความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนได้
4. ปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน
-
การติดตั้งใช้งานง่ายมีความหยืดหยุนสูง ปลอดภัยและเชื่อถือได้
-
ง่ายในการบำรุงรักษาและใช้งาน แค่เสียบปลั๊กและใช้งาน ไม่มีอะไหล่ที่จะต้องเปลี่ยนตามระยะ
5.ใช้งานได้หลากหลายแอพพลิเคชั่น และรองรับระบบ LoT สามารถดึงข้อมูลไปดูที่ห้องควบคุมได้
6. สามารถส่งสินค้าได้รวดเร็ว เพราะมีสต็อกตลอดเวลา
ผู้เรียบเรียง นายเผดิม สุริยาภาส
Project Engineer of Air Department
Pneumax company limited
