กระบวนการกลั่นอุณหภูมิต่ำ: คู่มือการแยกอากาศ

บทนำเกี่ยวกับการกลั่นอุณหภูมิต่ำมาก

ในด้านการแยกอากาศ การกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำเป็นกระบวนการสำคัญที่ช่วยให้สามารถผลิตไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูงได้ เทคโนโลยีขั้นสูงนี้ ซึ่งเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีอุณหภูมิต่ำหลัก ทำงานบนหลักการของการกลั่นแบบแบ่งส่วน และอาศัยอุณหภูมิต่ำมากในการแยกส่วนประกอบของอากาศ เนื่องจากจุดเดือดที่แตกต่างกัน การกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่าง ๆ รวมถึงการผลิตก๊าซอุตสาหกรรม การเสริมการเผาไหม้ และการผลิตก๊าซพิเศษ

หน่วยแยกอากาศแบบคริโอเจนิก (ASUs) หรือโรงงานแยกอากาศ เป็นสถานที่ที่กระบวนการกลั่นแบบคริโอเจนิกเกิดขึ้น โดยการอัดอากาศในบรรยากาศ ให้เย็นลง และแยกออกเป็นส่วนประกอบหลัก กระบวนการนี้ประกอบด้วยการผสมผสานระหว่างเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอลัมน์สำหรับการแยกส่วนผสมที่ระดับองค์ประกอบของของเหลวต่างกัน รวมถึงระบบทำความเย็นที่ทำงานร่วมกันเพื่อให้ได้ระดับความบริสุทธิ์ตามเป้าหมาย เทคโนโลยีคริโอเจนิกเหล่านี้ยังถูกใช้ในการทำให้ก๊าซธรรมชาติเป็นของเหลวและการแยกก๊าซธรรมชาติด้วย ตัวกรองโมเลกุลเป็นส่วนสำคัญของระบบนี้ เนื่องจากช่วยกำจัดสิ่งเจือปน เช่น ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรคาร์บอน จากทั้งกระแสอากาศเข้าและกระแสผลิตภัณฑ์ ตามรายงานของ Grand View Research ขนาดตลาดโลกของโรงงานแยกอากาศมีมูลค่า $4.8 พันล้านในปี 2020 และคาดว่าจะเติบโตด้วยอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปี (CAGR) 5.2% ระหว่างปี 2021-2028.

ส่วนประกอบหลักของระบบการกลั่นอุณหภูมิต่ำ

การบีบอัดอากาศและการทำความเย็น

การกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำเริ่มต้นด้วยการอัดและทำให้อากาศเย็นลง การกรองอากาศเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนเป็นขั้นตอนแรกก่อนที่จะอัดอากาศให้ถึงแรงดันสูง ซึ่งมักอยู่ในช่วง 6-8 บาร์ อากาศที่ถูกอัดจะผ่านกระบวนการแลกเปลี่ยนความร้อนหลายขั้นตอน ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิลงจนใกล้เคียงกับอุณหภูมิแวดล้อม วัตถุประสงค์หลักของขั้นตอนการทำให้เย็นลงขั้นต้นนี้คือการเตรียมอากาศให้พร้อมสำหรับการประมวลผลต่อไป พร้อมทั้งทำให้ขั้นตอนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำมีประสิทธิภาพมากขึ้น

เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในระบบทำความเย็นอุณหภูมิต่ำมาก

เครือข่ายเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจะทำการทำให้อากาศที่ถูกอัดเย็นลงจนถึงระดับอุณหภูมิต่ำมาก หลังจากผ่านขั้นตอนการทำความเย็นขั้นต้น เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเหล่านี้สามารถลดอุณหภูมิของอากาศที่เข้ามาได้อย่างค่อยเป็นค่อยไป โดยใช้ก๊าซไอเสียเย็นจากคอลัมน์การกลั่น เมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ -180°C อากาศจะถูกทำให้กลายเป็นของเหลว การทำให้กลายเป็นของเหลวเป็นกระบวนการสำคัญในกระบวนการกลั่นอุณหภูมิต่ำมาก เนื่องจากช่วยให้สามารถแยกส่วนประกอบต่าง ๆ ได้ตามจุดเดือดที่แตกต่างกัน

คอลัมน์การกลั่นและระบบทำความเย็น

หัวใจหลักของกระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำสุดอยู่ที่คอลัมน์กลั่น ซึ่งเป็นการแยกอากาศออกเป็นส่วนประกอบหลัก เมื่ออากาศที่ถูกทำให้เป็นของเหลวเข้าสู่คอลัมน์กลั่นความดันสูง จะเกิดไอที่มีไนโตรเจนสูงและของเหลวที่มีออกซิเจนสูง หลังจากนั้น ก๊าซที่มีไนโตรเจนสูงจะถูกทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมโดยใช้คอลัมน์กลั่นความดันต่ำ ส่วนของเหลวที่มีออกซิเจนสูงจะถูกกำจัดสิ่งเจือปนอื่น ๆ และนำอาร์กอนกลับมาใช้

ระบบทำความเย็นมีบทบาทสำคัญในการรักษาสภาพอุณหภูมิต่ำสุดที่จำเป็นสำหรับการแยกองค์ประกอบในอากาศอย่างมีประสิทธิภาพ ในระบบทำความเย็นแบบวงจรปิดที่ใช้ในกระบวนการกลั่นอุณหภูมิต่ำสุด มักใช้ทั้งวงจรการขยายตัวของไนโตรเจนหรือวงจรสารทำความเย็นผสม ระบบทำความเย็นนี้ช่วยรับประกันว่าคอลัมน์ทำงานอยู่ในอุณหภูมิที่เหมาะสม ซึ่งจำเป็นสำหรับการแยกองค์ประกอบต่าง ๆ ในอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ

บทบาทของตัวกรองโมเลกุลในการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำมาก

หน่วยการกรองเบื้องต้นด้วยโมเลกุลซีฟ

กระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ (cryogenic distillation) ประกอบด้วยหลักการใช้ตัวกรองโมเลกุลเพื่อทำการแยกสิ่งเจือปนออกจากอากาศก่อนเป็นขั้นแรก อากาศที่ถูกอัดจะไหลผ่านชั้นตัวกรองโมเลกุลก่อนที่จะเข้าสู่หน่วยแยกอากาศหลัก ซึ่งวัตถุประสงค์คือเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนที่อาจขัดขวางกระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ หรือทำให้คุณภาพผลิตภัณฑ์ลดลง

หนึ่งในหน้าที่สำคัญของตัวกรองโมเลกุลในขั้นตอนนี้คือการกำจัดไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากอากาศอัด หากไม่กำจัดสิ่งปนเปื้อนเหล่านี้ออกไป พวกมันอาจแข็งตัวและอุดตันเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนรวมถึงคอลัมน์การกลั่น ซึ่งส่งผลให้กระบวนการหยุดชะงักและประสิทธิภาพลดลง ตัวกรองโมเลกุลสามารถดักจับไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ได้ด้วยความสามารถในการดูดซับแบบเลือกสรร จึงช่วยให้ได้อากาศป้อนที่สะอาดและแห้งสำหรับการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ

หน่วยการกรองเบื้องต้นด้วยโมเลกุลซีฟมีข้อได้เปรียบหลายประการเมื่อเทียบกับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกลับทิศทางแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกลับทิศทางไม่สามารถกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้ว่าจะมีความสามารถในการกำจัดไอน้ำได้ดี แต่ต่างจากเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกลับทิศทาง โมเลกุลซีฟสามารถกำจัดทั้งไอน้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้พร้อมกัน จึงเป็นโซลูชันการกรองที่ครบวงจร ประการที่สอง ตัวกรองโมเลกุลมีความสามารถในการดูดซับที่ดีกว่า และทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบกลับทิศทาง ซึ่งส่งผลให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานดีขึ้น พร้อมทั้งลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา

การประยุกต์ใช้ตัวกรองโมเลกุลในการแยกอากาศ

ในการผลิตผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ผ่านกระบวนการกลั่นในอุณหภูมิต่ำมาก ตัวกรองโมเลกุลมีบทบาทสำคัญมาก ตัวกรองโมเลกุลช่วยกำจัดสารต่าง ๆ เช่น ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรคาร์บอน จากกระแสอากาศ เพื่อผลิตไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูง

ตัวกรองโมเลกุลยังช่วยปกป้องอุปกรณ์ในขั้นตอนต่อไปของกระบวนการกลั่นในอุณหภูมิต่ำมาก โดยการกำจัดสิ่งเจือปนที่อาจก่อให้เกิดความเสียหายหรือลดประสิทธิภาพการทำงานของเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน คอลัมน์กลั่น และส่วนประกอบสำคัญอื่น ๆ ตัวกรองโมเลกุลจึงช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และลดความจำเป็นในการบำรุงรักษา ในกระบวนการที่ใช้ในอุณหภูมิต่ำมาก การปกป้องนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากอุณหภูมิต่ำมากดังกล่าวทำให้อุปกรณ์สึกหรออย่างรวดเร็วจากสิ่งเจือปนที่มีอยู่

กระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำมาก

คอลัมน์การกลั่นความดันสูงและความดันต่ำ

ในกระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ จะใช้คอลัมน์กลั่นความดันสูงและความดันต่ำหลายตัวเพื่อแยกอากาศออกเป็นส่วนประกอบหลัก คอลัมน์ความดันสูงทำงานที่ความดันประมาณ 6–8 บาร์ ซึ่งแยกอากาศเป็นไอที่มีไนโตรเจนสูงและของเหลวที่มีออกซิเจนสูง ส่วนด้านบนของคอลัมน์ความดันสูง มีไอที่มีไนโตรเจนสูงที่ถูกส่งไปยังคอลัมน์ความดันต่ำ ซึ่งทำงานที่ความดันประมาณ 1–1.5 บาร์ ในคอลัมน์ความดันต่ำ จะมีการทำให้ไนโตรเจนบริสุทธิ์ยิ่งขึ้น โดยทิ้งออกซิเจนและอาร์กอนไว้

การแยกไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอน

ในกระบวนการกลั่นอุณหภูมิต่ำ การแยกไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอน ขึ้นอยู่กับจุดเดือดที่แตกต่างกัน: ไนโตรเจนมีจุดเดือดต่ำที่สุด (-195.8°C) ตามด้วยอาร์กอน (-185.8°C) และออกซิเจน (-183°C) ไอที่มีไนโตรเจนสูงถูกแยกออกจากออกซิเจนเหลวในคอลัมน์ความดันสูง ส่วนในคอลัมน์ความดันต่ำ ไอเหล่านี้ถูกทำให้บริสุทธิ์เพื่อนำไปควบแน่นในขั้นตอนต่อไปเป็นไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง สารปนเปื้อนถูกกำจัดออกจากส่วนล่างของคอลัมน์ความดันสูง ซึ่งที่นั่นจะรวบรวมอาร์กอนบริสุทธิ์อีกครั้ง

กระบวนการทำความเย็นและการขยายตัว

กระบวนการทำความเย็นและการขยายตัวเป็นปัจจัยสำคัญในการรักษาอุณหภูมิระดับคริโอเจนิก ซึ่งจำเป็นสำหรับการแยกอากาศอย่างมีประสิทธิภาพ โดยทั่วไป กระบวนการกลั่นคริโอเจนิกใช้ระบบทำความเย็นแบบวงจรปิด ซึ่งประกอบด้วยวงจรการขยายตัวของไนโตรเจน หรือวงจรสารทำความเย็นผสม ตามลำดับ ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจนที่ถูกอัดแรงดันบางส่วนจากคอลัมน์การกลั่นจะถูกปล่อยให้ขยายตัวผ่านเทอร์ไบน์ เพื่อสร้างผลเย็นที่จำเป็นสำหรับการบรรลุอุณหภูมิครายโอเจนิก (วงจรการขยายตัวของไนโตรเจน) หรืออีกทางหนึ่ง วงจรสารทำความเย็นผสมใช้สารทำความเย็นหลายชนิด เช่น มีเทนหรือเอทาน ร่วมกับก๊าซไนโตรเจน เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ

การทำให้บริสุทธิ์ผลิตภัณฑ์และการกู้คืนก๊าซอาร์กอน

กระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำประกอบด้วยขั้นตอนการแยกอากาศออกเป็นส่วนประกอบหลัก การทำให้ผลิตภัณฑ์บริสุทธิ์ และการกู้คืนอาร์กอน การทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมของไอที่มีไนโตรเจนสูงจากคอลัมน์ความดันต่ำจะดำเนินการเพื่อกำจัดสิ่งเจือปนอื่น ๆ เช่น ออกซิเจนและอาร์กอน เพื่อให้ได้ไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง การทำให้บริสุทธิ์นี้ดำเนินการผ่านขั้นตอนการกลั่นเพิ่มเติมหรือการใช้เทคนิคการดูดซับ

การกู้คืนอาร์กอนถือเป็นขั้นตอนสำคัญหนึ่งในกระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ เนื่องจากอาร์กอนเป็นองค์ประกอบที่มีค่าซึ่งได้มาจากการแยกอากาศ การกู้คืนอาร์กอนผ่านขั้นตอนการกลั่นและกระบวนการปรับความบริสุทธิ์หลายขั้นตอนเกิดขึ้นในของเหลวที่มีออกซิเจนสูง ณ ส่วนล่างสุดของคอลัมน์ความดันสูง อาร์กอนดิบจะถูกรวมตัวก่อนในคอลัมน์อาร์กอน ก่อนที่จะได้รับการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมในคอลัมน์อาร์กอนบริสุทธิ์ เพื่อให้ได้ระดับความบริสุทธิ์ที่ต้องการ การกู้คืนอาร์กอนไม่เพียงแต่เพิ่มความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของกระบวนการแยกอากาศ แต่ยังช่วยตอบสนองความต้องการทางอุตสาหกรรมที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในอุตสาหกรรมต่าง ๆ

บทบาทของตัวกรองโมเลกุลในขั้นตอนหลังการผลิต

นอกจากนี้ ตัวกรองโมเลกุลยังมีบทบาทสำคัญในขั้นตอนการประมวลผลหลังการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ หลังจากที่อากาศถูกแยกออกเป็นองค์ประกอบหลักและผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เบื้องต้นแล้ว ตัวกรองโมเลกุลจะถูกนำมาใช้เพื่อกำจัดสารปนเปื้อนที่อาจยังคงหลงเหลืออยู่ในกระแสผลิตภัณฑ์ ซึ่งอาจเป็นไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และไฮโดรคาร์บอน ที่ยังไม่ถูกกำจัดอย่างสมบูรณ์ในขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เบื้องต้น หรืออาจถูกเพิ่มเข้ามาในระหว่างกระบวนการกลั่น

การใช้ตัวกรองโมเลกุลในขั้นตอนหลังการผลิตเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งเพื่อบรรลุระดับความบริสุทธิ์สูงที่จำเป็นสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ด้วยวิธีนี้ ตัวกรองโมเลกุลช่วยรับประกันว่ากระแสผลิตภัณฑ์สุดท้ายจะตรงตามข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์ที่เข้มงวดตามความต้องการของลูกค้า ผ่านการดูดซับแบบเลือกสรรของสารปนเปื้อนที่เหลืออยู่ ตัวอย่างเช่น การผลิตไนโตรเจนความบริสุทธิ์สูงสำหรับอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สามารถใช้ตัวกรองโมเลกุลเพื่อกำจัดสารปนเปื้อนในปริมาณน้อย ซึ่งหากไม่กำจัดออกไปจะทำให้คุณภาพลดลง และส่งผลเสียต่อกระบวนการผลิต

ประสิทธิภาพการใช้พลังงานและการลดค่าใช้จ่าย

เนื่องจากกระบวนการแยกอากาศใช้พลังงานอย่างเข้มข้น จึงทำให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานกลายเป็นประเด็นสำคัญในกระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ การปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานอย่างต่อเนื่องมีความสำคัญในการลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน และลดผลกระทบจากความเปลี่ยนแปลงทางสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากโรงงานแยกอากาศ สามารถใช้ความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อทำให้กระบวนการกลั่นอุณหภูมิต่ำมีประสิทธิภาพด้านพลังงานสูงขึ้น สามารถประหยัดพลังงานได้โดยการใช้กระแสไนโตรเจนและออกซิเจนเย็นจากกระบวนการดังกล่าวมาใช้ในการทำความเย็นล่วงหน้าให้กับอากาศที่เข้ามา นอกจากนี้ ยังสามารถลดภาระการทำงานของอุปกรณ์อุณหภูมิต่ำในขั้นตอนถัดไปได้ หากใช้ตัวกรองโมเลกุลประสิทธิภาพสูงในขั้นตอนการทำความสะอาดเบื้องต้น ซึ่งจะช่วยลดขั้นตอนการทำความสะอาดเพิ่มเติม

วิธีหนึ่งเพื่อลดค่าใช้จ่ายในการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ คือการใช้ระบบควบคุมกระบวนการขั้นสูง ระบบเหล่านี้มีอัลกอริทึมที่ซับซ้อนและการวิเคราะห์ข้อมูลแบบเรียลไทม์ เพื่อดำเนินการโรงงานแยกอากาศให้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยรักษาพารามิเตอร์ของกระบวนการให้อยู่ในช่วงที่กำหนด ระบบควบคุมกระบวนการขั้นสูงช่วยลดการบริโภคพลังงาน ปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์ และเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของโรงงาน รายงานขององค์การพลังงานนานาชาติ (International Energy Agency) ระบุว่า การเปลี่ยนมาใช้ระบบควบคุมกระบวนการขั้นสูงในโรงงานแยกอากาศสามารถลดการใช้พลังงานได้ถึง 10% ซึ่งชี้ให้เห็นถึงศักยภาพอันยิ่งใหญ่ในการลดต้นทุนในกระบวนการกลั่นแบบครายโอเจนิก (International Energy Agency)

การประยุกต์ใช้การกลั่นอุณหภูมิต่ำในอุตสาหกรรม

ในหลายอุตสาหกรรม มักใช้กระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำเพื่อผลิตก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูง ก่อนที่จะพิจารณาการใช้งานเฉพาะทางนั้น สิ่งสำคัญคือต้องเปรียบเทียบกระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำกับวิธีการแยกอากาศอื่น ๆ ในด้านการใช้พลังงาน ความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ และกำลังการผลิตของโรงงาน ตารางต่อไปนี้แสดงการเปรียบเทียบระหว่างวิธีการแยกอากาศหลักสามวิธี:

ดังที่แสดงในตารางข้างต้น การกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำเป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับการผลิตก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูงมาก (>99.999%) และเหมาะสมสำหรับการผลิตในปริมาณใหญ่ (5,000 ตัน/วัน) ข้อดีเหล่านี้คือเหตุผลที่ทำให้การกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำได้รับความนิยมในหลายอุตสาหกรรม ซึ่งจะได้เห็นในส่วนต่อไปของเอกสารนี้

การผลิตก๊าซอุตสาหกรรม

วิธีการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำถูกใช้อย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรมนี้เพื่อแยกก๊าซไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอนในปริมาณมากที่มีความบริสุทธิ์สูง ก๊าซอุตสาหกรรมเหล่านี้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น การแปรรูปสารเคมี การโลหะวิทยา อิเล็กทรอนิกส์ และสุขภาพ เป็นต้น ด้วยวิธีการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ สามารถตอบสนองข้อกำหนดที่เข้มงวดที่สุดที่กำหนดโดยอุตสาหกรรมเหล่านั้นได้ เนื่องจากวิธีการนี้ผลิตก๊าซที่มีความบริสุทธิ์เกิน 99.999%

การเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงในกระบวนการเผา

ในด้านการเพิ่มความเข้มข้นของอากาศสำหรับการเผาไหม้ การกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน กระบวนการเผาไหม้สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพได้ด้วยการนำกระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำมาใช้ ซึ่งให้ผลเป็นอากาศที่อุดมด้วยออกซิเจน การใช้อากาศที่อุดมด้วยออกซิเจนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการเผาไหม้ ลดการบริโภคเชื้อเพลิง และลดการปล่อยสารมลพิษ เช่น ออกไซด์ของไนโตรเจน (NOx) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

การผลิตก๊าซพิเศษ

นอกจากนี้ กระบวนการผลิตก๊าซพิเศษยังดำเนินการโดยใช้กระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ ซึ่งเกี่ยวข้องกับปริมาณก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูงมากในปริมาณน้อยมากที่จำเป็นสำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะ ก๊าซพิเศษเหล่านี้รวมถึงไนโตรเจน ออกซิเจน และอาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูงมาก (UHP) รวมถึงก๊าซหายากอย่างนีออน คริปตัน และซีนอน การผลิตก๊าซพิเศษต้องการระดับความบริสุทธิ์ที่สูงกว่าก๊าซอุตสาหกรรมอย่างมาก เนื่องจากระดับความบริสุทธิ์อาจสูงถึง 99.9999% การกลั่นแบบคริโอเจนิก ร่วมกับเทคนิคการทำให้บริสุทธิ์ขั้นสูง เช่น การดูดซับด้วยโมเลกุลซีฟ หรือการทำให้บริสุทธิ์ด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา เป็นหนึ่งในวิธีการผลิตก๊าซความบริสุทธิ์สูงพิเศษเหล่านี้ สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เซลล์แสงอาทิตย์ หรือการวิจัย ซึ่งต้องการก๊าซดังกล่าว

สรุป

กระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำถูกใช้อย่างแพร่หลายในการผลิตก๊าซอุตสาหกรรม การเสริมความเข้มข้นสำหรับการเผาไหม้ และการเตรียมก๊าซพิเศษ ความสามารถในการผลิตก๊าซที่มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.999% ทำให้เทคโนโลยีนี้กลายเป็นเทคโนโลยีที่ขาดไม่ได้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น การแปรรูปสารเคมี การโลหะวิทยา อิเล็กทรอนิกส์ และสุขภาพ

ตัวกรองโมเลกุลมีบทบาทสำคัญในกระบวนการกลั่นแบบอุณหภูมิต่ำ ทั้งในขั้นตอนการเตรียมการก่อนการทำให้บริสุทธิ์และในขั้นตอนการประมวลผลหลังการกลั่น ในด้านนี้ การแยกอากาศแบบอุณหภูมิต่ำผ่านกระบวนการกลั่นจะมีความสำคัญเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากความต้องการก๊าซอุตสาหกรรมที่มีความบริสุทธิ์สูงยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง