How Nitrogen Generator Operate

- วิธีการทำงานของ Nitrogen Generator เทคโนโลยี PSA -


การทำงานของ nitrogen generator เทคโนโลยี PSA หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่าเครื่องผลิตไนโตรเจน concept จะต่างจากไนโตรเจนที่ขายเป็นหลอดหรือเป็นถังใหญ่ โดยจะเห็นความแตกต่างกันได้อย่างชัดเจน คือเครื่อง nitrogen generator หลักการคือการตั้ง plant ผลิตไนโตรเจนภายในรั้วโรงงาน โดยเป็นเทคโนโลยี PSA ที่มาจากคำว่า pressure swing absorption ข้อดีคือจะมีไนโตรเจนจ่ายเข้าระบบได้ 24 ชั่วโมงทั้งปี ซึ่งทำให้ reliability ของระบบสูงกว่าการซื้อจากข้างนอกเข้ามาเพราะไม่ต้องมีการวางแผน schedule เพื่อคอยเติมไนโตรเจนหรือค่าขนส่งที่เกิดขึ้น ดังนั้นค่าใช้จ่ายในระยะยาวจะถูกกว่าการซื้อไนโตรเจนมาเติมเอง

หลักการทำงานของ nitrogen generator นั้นจะมีหลักการทำงานคล้ายๆ กับ desiccant dryer หรือ dryer ชนิดเม็ดสาร นั้นคือการทำงานสลับระหว่างถังสองใบ โดยตัวถังข้างในจะมีเม็ดสาร ที่ทำหน้าที่ดักจับออกซิเจนโมเลกุล

จากรูป flow diagram ที่แสดงจะมีการเขียนชื่ออุปกรณ์ไว้ หลักการทำงานแรกจะเริ่มจากลมที่มาจาก air compressor ถูกส่งเข้ามาเก็บในถังพักลม (ยกตัวอย่างเช่น ถัง A กับถัง B ) สมมติว่าถังผลิตไนโตรเจน A อยู่ในสภาพไม่อิ่มตัวและถัง B อยู่ในสภาพอิ่มตัว หมายความว่าถัง B ไม่สามารถผลิตไนโตรเจนได้และ ถัง A ยังสามารถผลิตได้ ดังนั้นตอนนี้การผลิตไนโตรเจนเราจะให้เริ่มที่ถัง A ก่อน และแรงดันตอนนี้ภายในถัง A และถัง B อยู่ที่ ที่ระดับเท่ากัน สิ่งแรกที่จะเกิดขึ้นคือต้องทำให้ถัง A มีแรงดันเท่ากับ working pressure โดย valve V1, V5, V7 จะเปิด (ส่วนที่เหลือปิด) เพื่อให้แรงดันจากทั้งถังลมและจากถังไนโตรเจนไหลเข้ามาที่ถัง A ได้ โดยเข้าผ่านทาง valve V1 และ V7 จนกว่าแรงดันในถัง A จะเท่ากับ working pressure และขณะเดียวกัน V5 ที่เปิดทิ้งไว้จะดึงลมบางส่วนจากถังไนโตรเจนผ่าน purge nozzle N1 ให้วิ่งเข้ามาในถัง B เพื่อไล่ออกซิเจนโมเลกุลออกจากถังแล้วให้ไปออกที่ silencer (ตัวเก็บเสียง) เพื่อทำให้ tower B กลับมาไม่อิ่มตัวอีกครั้ง ณ process ตรงนี้เราเรียกว่า pressurization tower A

หลังจากถัง A แรงดันสูงถึงจุด working pressure ลมจากถังไนโตรเจนจะหยุดไหลเข้ามาแล้วทิศทางการวิ่งจะสลับกัน คือลมจากถังลมจะยังคงไหลเข้าถัง A เพื่อดักจับออกซิเจนโมเลกุล แล้วส่งเฉพาะไนโตรเจนเข้าไปที่ถังเก็บในโตรเจน แล้วส่งต่อออกไปใช้งาน ในขณะเดียวกันไนโตรเจนบางส่วนยังคงไหลผ่าน purge nozzle N1 ผ่านไปที่ถัง B เพื่อฟื้นสภาพตัว เม็ดสาร ณ process สมมติเรียกว่า absorption tower A และ regenerate tower B

เมื่อถัง A เข้าสู่สภาวะอิ่มตัว (มีออกซิเจนโมเลกุลเต็มถัง ไม่สามารถแยกออกซิเจนกับไนโตรเจนออกจากกันได้อีกต่อไป) และถัง B เข้าสู่สภาวะไม่อิ่มตัว (ออกซิเจนโมกุลถูกไล่ออกไปจนหมดแล้ว) process ต่อไป จะเรียกว่า equalization เนื่องจากตอนนี้ถัง B แรงดันจะเท่ากับ 0 เพราะแรงดันโดนไล่ออกไปหมดตอนฟื้นสภาพ membrane ระบบจะบังคับเปลี่ยนทิศทาง valve ใหม่โดยให้ valve V3 กับ V6 เปิด นอกนั้นปิด เพื่อให้แรงดันที่มีในถัง A ไหลเข้ามาที่ถัง B ทำให้แรงดันทั้งสองถังกลับมาเท่ากันอีกครั้ง คราวนี้ระบบก็จะวนกลับไปเหมือนตอนแรกอีกครั้งเพียงแต่สลับด้านกัน ตอนแรก A ผลิตไนโตรเจน B ฟื้นสภาพ คราวนี้แค่สลับเป็น B ผลิตไนโตรเจน A ฟื้นสภาพ


สรุปขั้นตอนการทำงานของ nitrogen generator ออกมาเป็นตารางได้ดังนี้

กรณีที่เปลี่ยนจากการซื้อไนโตรเจนแบบ liquid หรือชนิด cylinder มาเป็นการตั้ง plant ของตัวเองประโยชน์ที่ได้คือ reliability ที่สูงขึ้นอย่างชัดเจน และยังได้ผลประโยชน์เพิ่มคือ สามารถเอาลมไปใช้งานอย่างอื่นนอกจากการผลิตไนโตรเจน และยังไม่รวมค่าใช้จ่ายระยะยาวที่จะประหยัดลงไปได้อีกอย่างมหาศาล กลไกการทำงานของ nitrogen generator อาจจะซับซ้อนบ้าง แต่ถ้าไล่ลูปจริงๆ ก็ไม่ได้มีอะไรยาก

สนใจติดตามข่าวสารอัพเดทความรู้เกี่ยวกับอุตสาหกรรมปั๊มลมใหม่ๆ สามารถกดติดตามพวกเราได้ที่

Social Media: www.facebook.com/cetiagroup

Line: @cetiacorp