เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบแช่เยือกแข็ง (Cryogenic) กับเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA: แบบไหนเหมาะกับความต้องการของคุณมากกว่า?

ด้วยความต้องการใช้ไนโตรเจนในภาคอุตสาหกรรมที่เติบโตขึ้นราว 8% ต่อปีทั้งในประเทศจีนและทั่วโลก การเลือกเทคโนโลยีการผลิตไนโตรเจนที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญมากขึ้นกว่าเดิม ปัจจุบันมีสองเทคโนโลยีหลักที่ได้รับความนิยม ได้แก่ เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบแช่เยือกแข็ง (Cryogenic Nitrogen Generator) และ เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA (Pressure Swing Adsorption) ซึ่งแต่ละแบบมีข้อดีเฉพาะตัว เหมาะกับการใช้งานในอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน บทความนี้จะอธิบายความแตกต่างและชี้ให้เห็นถึงจุดเด่นของเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA

เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบแช่เยือกแข็งคืออะไร?

เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบแช่เยือกแข็งทำงานโดยกระบวนการ กลั่นแยกส่วนของอากาศเหลวในอุณหภูมิต่ำมาก (ต่ำกว่า –190 °C) เพื่อแยกไนโตรเจนออกจากออกซิเจนเหลว ทำให้ได้ไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงถึง 99.9995%

ข้อดีหลัก:

• ให้ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนในระดับสูงมาก เหมาะกับอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ ยา และห้องปฏิบัติการวิเคราะห์

• สามารถผลิตได้ทั้งไนโตรเจนในรูป ก๊าซและของเหลว ใช้ได้กับงานแช่แข็งรวดเร็วหรือการเก็บสำรอง

ข้อจำกัด:

• ต้องลงทุนสูง เนื่องจากอุปกรณ์และระบบความเย็นซับซ้อน

• ใช้เวลาติดตั้งนาน และมีค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาสูง

เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA คืออะไร?

เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA แยกไนโตรเจนออกจากอากาศอัดโดยใช้ วัสดุดูดซับเฉพาะ (เช่น Carbon Molecular Sieve – CMS) ภายใต้แรงดันที่สลับกันระหว่างสูงและต่ำ
ไนโตรเจนจะถูกเก็บไว้ในช่วงแรงดันสูง และสิ่งปนเปื้อนจะถูกปล่อยออกในช่วงแรงดันต่ำ

ข้อดีของเครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA

1. ต้นทุนต่ำและประหยัดพลังงาน

เมื่อเทียบกับระบบแช่เยือกแข็ง เครื่อง PSA ใช้พลังงานน้อยกว่าและไม่ต้องการระบบทำความเย็นแบบของเหลว ทำให้มีต้นทุนการผลิตต่อปริมาณไนโตรเจนที่ต่ำกว่า

2. ความยืดหยุ่นในการปรับระดับความบริสุทธิ์และอัตราการไหล

สามารถปรับระดับความบริสุทธิ์ได้ตั้งแต่ 95% ถึง 99.999% และสามารถเปลี่ยนอัตราการไหลได้ตามความต้องการของการผลิต
เริ่มต้นการทำงานได้รวดเร็ว เหมาะกับการใช้งานที่ต้องการตอบสนองทันที

3. โครงสร้างเรียบง่าย ดูแลรักษาง่าย

เครื่อง PSA ทำงานที่อุณหภูมิใกล้เคียงอุณหภูมิห้อง และมีชิ้นส่วนกลไกน้อยกว่า จึง บำรุงรักษาง่าย ลดเวลาหยุดเครื่อง และลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน

4. ประสิทธิภาพพลังงานสูงและคืนทุนเร็ว

จากการวิจัยพบว่าเครื่อง PSA ใช้พลังงานเพียง 0.3–0.5 kWh ต่อไนโตรเจน 1 Nm³ (ที่ความบริสุทธิ์ 99%) ซึ่งมีประสิทธิภาพพลังงานสูงมาก เหมาะสำหรับธุรกิจขนาดกลางถึงขนาดเล็ก

ข้อดีของระบบแช่เยือกแข็ง

• ผลิตไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงมาก รวมถึงไนโตรเจนเหลว เหมาะกับอุตสาหกรรมเฉพาะทาง

• เหมาะสำหรับการผลิตขนาดใหญ่ เช่น โรงงานเหล็กและเคมีภัณฑ์

• ให้ผลผลิตสูงและคงที่ แต่มี ต้นทุนและการบำรุงรักษาสูงกว่า

การเปรียบเทียบระหว่าง PSA กับ Cryogenic

การใช้งานทั่วไป

• ระบบแช่เยือกแข็ง: เหมาะกับอุตสาหกรรมที่ต้องการไนโตรเจนเหลวหรือความบริสุทธิ์สูงมาก เช่น เซมิคอนดักเตอร์ การวิจัย ห้องแล็บ

• ระบบ PSA: เหมาะกับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ บรรจุภัณฑ์อาหาร ยา และการผลิตทั่วไป

คำถามที่พบบ่อย (FAQ)

เครื่อง PSA ให้ความบริสุทธิ์เท่ากับระบบแช่เยือกแข็งได้หรือไม่?
ได้สูงสุด 99.999% ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ ระบบแช่เยือกแข็งให้สูงกว่าเล็กน้อยแต่ไม่จำเป็นในหลายกรณี

เครื่อง PSA ประหยัดกว่าหรือไม่?
ใช่ เครื่อง PSA ต้องการโครงสร้างพื้นฐานน้อยกว่าและใช้พลังงานต่ำกว่า เหมาะกับโรงงานขนาดกลาง

เครื่อง PSA ผลิตไนโตรเจนเหลวได้หรือไม่?
ไม่ได้ ระบบ PSA ผลิตได้เฉพาะไนโตรเจนในรูปก๊าซเท่านั้น ระบบแช่เยือกแข็งเท่านั้นที่ผลิตไนโตรเจนเหลวได้

แบบไหนเหมาะกับความต้องการขนาดกลาง?
เครื่อง PSA เหมาะกว่า เพราะให้สมดุลระหว่างต้นทุน ความบริสุทธิ์ และความยืดหยุ่น สำหรับช่วงการผลิต 200–3000 Nm³/h

เครื่อง PSA เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมหรือไม่?
ใช่ เพราะไม่ต้องใช้พลังงานในการทำความเย็นลึกและไม่ต้องขนส่งไนโตรเจนเหลว ช่วยลดการปล่อยก๊าซและประหยัดพลังงาน

สรุป

เมื่อเปรียบเทียบทั้งหมดแล้ว เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA ให้ความ ยืดหยุ่น ต้นทุนต่ำ และขยายระบบได้ง่าย เหมาะกับโรงงานอุตสาหกรรมขนาดกลางที่ต้องการความคล่องตัวและประสิทธิภาพสูง
ขณะที่ เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบแช่เยือกแข็ง เหมาะกับการผลิตขนาดใหญ่ที่ต้องการ ไนโตรเจนเหลวหรือความบริสุทธิ์สูงสุด

การเลือกควรขึ้นอยู่กับ ระดับความบริสุทธิ์ ปริมาณการผลิต งบประมาณ และความยืดหยุ่นในการดำเนินงาน
สำหรับโรงงานสมัยใหม่ส่วนใหญ่ เครื่องผลิตไนโตรเจนแบบ PSA คือทางเลือกที่ชาญฉลาดและคุ้มค่าที่สุด ทั้งในแง่ของประสิทธิภาพและความยั่งยืนในระยะยาว.