การแยกอากาศด้วยความเย็นเพื่อการผลิตไนโตรเจน
การแยกอากาศด้วยความเย็นจัดเป็นวิธีการดั้งเดิมในการผลิตไนโตรเจน ซึ่งมีประวัติยาวนานหลายทศวรรษ ใช้อากาศเป็นวัตถุดิบ หลังจากผ่านการบีบอัดและการทำให้บริสุทธิ์ อากาศจะถูกทำให้เป็นของเหลวเป็นอากาศของเหลวผ่านการแลกเปลี่ยนความร้อน อากาศเหลวส่วนใหญ่เป็นส่วนผสมของออกซิเจนเหลวและไนโตรเจนเหลว ด้วยการใช้ประโยชน์จากความแตกต่างของจุดเดือด-ที่บรรยากาศมาตรฐานจุดเดือดของออกซิเจนคือ -183 องศา ในขณะที่ไนโตรเจนอยู่ที่ -196 องศา - ส่วนประกอบทั้งสองจะถูกแยกออกจากกันโดยการแก้ไขอากาศของเหลวเพื่อให้ได้ก๊าซไนโตรเจน อุปกรณ์แยกอากาศแบบไครโอเจนิกส์มีความซับซ้อน ครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ มีค่าใช้จ่ายด้านโครงสร้างพื้นฐานที่สูงและมีการลงทุนเริ่มแรกจำนวนมาก และมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสูง นอกจากนี้ วงจรการผลิตก๊าซค่อนข้างช้า (ใช้เวลา 12 ถึง 24 ชั่วโมง) และกระบวนการติดตั้งเกี่ยวข้องกับข้อกำหนดที่เข้มงวดและระยะเวลาที่ยาวนาน เมื่อประเมินปัจจัยอย่างครอบคลุม เช่น อุปกรณ์ การติดตั้ง และโครงสร้างพื้นฐาน สำหรับระบบที่มีความจุน้อยกว่า 3,500 Nm³/h การลงทุนที่จำเป็นสำหรับหน่วย PSA (Pressure Swing Adsorption) ที่มีข้อกำหนดเฉพาะที่เทียบเท่ากัน โดยทั่วไปแล้วจะต่ำกว่าของหน่วยแยกอากาศแบบไครโอเจนิก 20% ถึง 50% ด้วยเหตุนี้ แม้ว่าหน่วยแยกอากาศแบบแช่แข็งจะ-เหมาะสมสำหรับการผลิตไนโตรเจนทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่- แต่ก็พิสูจน์ได้ว่าไม่สามารถใช้งานได้ในเชิงเศรษฐกิจสำหรับการใช้งานขนาดกลางและขนาดเล็ก
การแยกอากาศแบบตะแกรงโมเลกุลเพื่อการผลิตไนโตรเจน
วิธีนี้ใช้อากาศเป็นวัตถุดิบและใช้ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนเป็นตัวดูดซับ โดยการใช้หลักการของการดูดซับด้วยแรงดันสวิง (PSA)- ซึ่งใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการดูดซับแบบเลือกสรรของตะแกรงโมเลกุลคาร์บอนไปยังออกซิเจนและไนโตรเจน เพื่อให้เกิดการแยกตัว-ก๊าซไนโตรเจน เทคนิคนี้เรียกกันทั่วไปว่าการสร้างไนโตรเจน PSA เป็นเทคโนโลยีการผลิตไนโตรเจนแบบใหม่ที่ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงทศวรรษปี 1970 เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการผลิตไนโตรเจนแบบดั้งเดิม PSA มีข้อดีที่แตกต่างกันหลายประการ ได้แก่ การไหลของกระบวนการที่เรียบง่าย ระบบอัตโนมัติในระดับสูง การผลิตก๊าซอย่างรวดเร็ว (โดยทั่วไปภายใน 15 ถึง 30 นาที) และการใช้พลังงานต่ำ นอกจากนี้ ความบริสุทธิ์ของก๊าซของผลิตภัณฑ์ยังสามารถปรับได้ในช่วงกว้างเพื่อให้ตรงตามความต้องการเฉพาะของผู้ใช้ อุปกรณ์นี้ใช้งานและบำรุงรักษาง่าย ลดต้นทุนการดำเนินงาน และแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการปรับตัวที่แข็งแกร่งกับสภาวะที่แตกต่างกัน จึงมีการแข่งขันสูงในกลุ่มอุปกรณ์การผลิตไนโตรเจนที่มีกำลังการผลิตต่ำกว่า 1,000 Nm³/h; เนื่องจากได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในหมู่ผู้บริโภคไนโตรเจนขนาดกลาง- และขนาดเล็ก- การสร้างไนโตรเจน PSA จึงกลายเป็นวิธีการที่ต้องการสำหรับผู้ใช้ในภาคส่วนเหล่านี้
การแยกอากาศแบบเมมเบรนเพื่อการผลิตไนโตรเจน
วิธีนี้ใช้อากาศเป็นวัตถุดิบ และภายใต้สภาวะความดันเฉพาะ ทำให้สามารถแยกออกซิเจนและไนโตรเจนได้โดยใช้อัตราการซึมผ่านที่แตกต่างกันซึ่งแสดงโดยก๊าซเหล่านี้-ซึ่งมีคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน-ขณะที่ก๊าซผ่านเมมเบรนสำหรับแยก เมื่อเปรียบเทียบกับอุปกรณ์สร้างไนโตรเจนอื่นๆ มีข้อดีหลายประการ: โครงสร้างที่เรียบง่ายกว่า ขนาดกะทัดรัดกว่า ไม่มีวาล์วสวิตชิ่ง ลดความต้องการในการบำรุงรักษา การผลิตก๊าซเร็วขึ้น (น้อยกว่าหรือเท่ากับ 3 นาที) และขยายกำลังการผลิตได้ง่าย เหมาะอย่างยิ่ง-สำหรับผู้ใช้ไนโตรเจนขนาดเล็ก-ถึง-กลาง-ที่ต้องการความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 98% ซึ่งให้อัตราส่วนราคา-ประสิทธิภาพที่เหมาะสมที่สุด อย่างไรก็ตาม เมื่อความต้องการความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนเกิน 98% ต้นทุนจะสูงกว่าเครื่องกำเนิดไนโตรเจน PSA ที่มีข้อกำหนดคุณสมบัติเทียบเท่ากันมากกว่า 15%
