Lựa chọn máy tạo khí Ni-tơ

Lựa chọn mức độ tinh khiết của máy tạo khí Ni-tơ tại chỗ.

Độ tinh khiết là gì? Là tỷ lệ phần trăm Ni-tơ có trong 100% thể tích khí, độ tinh khiết càng cao thì Ni-tơ càng tinh khiết, hay nói cách khác tỷ lệ càng cao thì độ ô nhiễm càng thấp và song song với đó là giá thành càng cao, thông thường Ni-tơ có tỷ lệ từ 95% đến 99,999%.

Như bài trước đã đề cập, N2 ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, và trong nhiều trường hợp nó là loại khí được chỉ định phải sử dụng. Đối với khách hàng, có thể lựa chọn về phương pháp vận chuyển, kết hợp với vấn đề tiêu chuẩn không khí (vấn đề môi trường), vấn đề an toàn và độ tinh khiết. Khi kết hợp với những yếu tố này, người sử dụng có thể chọn chính xác những yêu cầu cung cấp khí Ni-tơ tối ưu nhất, thông thường bạn sẽ chú ý đến yếu tố tiết kiệm chi phí. Lựa chọn độ tinh khiết ở mức 99,99% hoặc cao hơn trong nhiều ngành công nghiệp và vì vậy mà một số chi phí phát sinh sẽ được cộng vào, điều này không có lợi cho cả về mặt tài chính và hiệu quả sử dụng, cái này thì hoàn toàn được loại bỏ nếu xác định đúng yêu cầu cung cấp.

Cung cấp Ni-tơ thương mại: Quy trình và giá thành khi cấp bằng nhà máy sản xuất khí ASU 

Nhà máy sản xuất khí hóa lỏng tạo ra khí nito bằng cách sử dụng khí lạnh để tách oxy và nito thành dạng lỏng.

Tháp chưng cất lạnh cho ra khoảng 95% sản lượng nito trong quá trình sản xuất. Việc tạo ra khí nito từ nhà máy ASU thì tốn nhiều năng lượng bởi vì quá trình ngưng tụ không khí trở thành khí lỏng là làm lạnh và nén nó trong một chu trình làm lạnh dùng hiệu ứng Joule-Thompson.

Sau khi khí ni-tơ được tách ra khỏi không khí, năng lượng bổ sung được thêm vào để làm tinh khiết nó cho phù hợp với yêu cầu và điền đầy vào thùng chứa thích hợp. Vì quá trình này được thực hiện liên tục và trong quy mô lớn, nên năng lượng của nó có thể tạo ra hàng trăm hoặc hàng nghìn tấn khí thải dây hiệu ứng nhà kính mỗi ngày.

Quá trình tạo ra khí ni-tơ dựa vào quy trình đông lạnh có thể tạo ra độ tinh khiết 99,999% hoặc cao hơn. Quá trình này được thực hiện với chi phí cao và mức độ tinh khiết không mang lại lợi nhuận trong hầu hết các ứng dụng trong ngành công nghiệp hiện tại. Khí ni-tơ được mua từ công ty khí thương mại thì hầu hết là lựa chọn đắt đỏ. Giá thành thành có một chút thấp hơn so với mua khí hóa lỏng từ các bồn chứa lớn, nếu lỏng chứa trong chai thì giá sẽ cao hơn.

Chi phí vận chuyển của ni-tơ bằng bồn chứa từ nhà máy ASU tới nhà máy sử dụng thì là yếu tố sẽ được bao gồm trong giá bán. Vận chuyển của ni-tơ sử dụng rất nhiều năng lượng và đóng góp đáng kể đến lượng CO2 tạo ra. Rõ ràng, một lượng năng lượng được cung cấp để vận chuyến ni-tơ tùy thuộc vào khoảng cách giữa nhà máy sản xuất và điể sử dụng, nhưng ảnh hưởng môi trường của quá trình vận chuyển bằng đường bộ là đáng để bàn luận. Ví dụ một chiếc xe đầu kéo di chuyển khoảng 161.000km (tương đương 100.000 miles) trong 1 năm sẽ tạo ra khoảng 163.290kg CO2 (tương đương 360.000 pounds). Lượng khí này sẽ xả thẳng ra môi trường và tạo nên hiệu ứng nhà kính toàn cầu.

Máy tạo khí Ni-tơ tại chỗ: Quy trình và những lợi nhuận mang lại

Máy tạo khí Ni-tơ tại chỗ thì an toàn và dễ dàng xử lý hơn là bình áp lực cao và tốc độ vận chuyển là ưu thế hơn khí được hóa hơi từ bồn ISO. Trong nhu cầu tạo khí nito sử dụng một trong hai phương pháp. 

Nó bao gồm (a) hấp thụ áp suất (PSA) và (b) công nghệ màng lọc. Sự lựa chọn máy lớn hơn phụ thuộc vào độ tinh khiết cần thiết của khí nito. Trong cả hai trường hợp, mức độ Oxy có thể kiểm soát theo mức độ tinh khiết yêu cầu. 

Những ứng dụng cần nito 95% đến 98% (5% đến 2% oxy), chẳng hạn như bình chữa cháy có thể sử dụng máy tạo khí bằng màng lọc. 

Những ứng dụng của khí nito như là tạo lớp phủ chống sự tác dụng của Oxy, hóa chất đặc biệt và quy trình sản xuất thuốc dược phẩm thì cần độ tinh khiết cao và yêu cầu sử dụng máy tạo khí PSA. 

Máy tạo khí Nito PSA

Hệ thống PSA nhận không khí nén và lọc không khí sử dụng các bộ lọc kết hợp chất lượng cao 0,01 micro để đạt 99,99%. Hệ thống sau đó tách khí nito ra khỏi oxy dựa trên sự hấp thụ ưu tiên và hấp thụ oxy, hơi nước và các chất khác chứa trong nó bằng Carbon Molecular Sieve (CMS). Máy PSA có 2 cột CMS: một cột là CMS sạch phục vụ quá trình hấp thụ và cột còn lại xả áp suất xuống thấp để xả oxy ra từ CMS bão hòa. Một cột cung cấp nito trong khi cột còn lại là tái sinh. Những cột này thì xoay vòng tạo khí và tái sinh. Kết quả nito tinh khiết cao sẽ được đưa vào bình chứa để tăng áp suất đảm bảo cung cấp. Dòng khí tinh khiết cao đi qua lọc cuối cùng để đảm bảo cung cấp nito tinh khiết và vô trùng.

Máy tạo khí bằng màng

Máy tạo khí bằng màng sử dụng công nghệ sợi rỗng. Dòng khí nén tinh khiết được dẫn qua các lỗ trên ống của màng. Các phân tử oxy và nước dễ hòa tan và nhỏ sẽ đi xuyên qua thành của màng ống nhựa do đó dòng không khí sẽ giàu nito. Quá trình sản xuất nito này diễn ra liên tục để đảm bảo độ tinh khiết của dòng khí ở vùng đầu cuối (downstream) không đổi. Giống như hệ thống PSA, dòng khí giàu nito đi qua một lọc cuối cùng để đảm bảo khí tinh khiết và vô trùng.

Ghi chú: Công nghệ màng dùng hoàn toàn bằng cơ học, dựa theo độ lớn phân tử chất khí nên đầu tư sẽ rẻ hơn và độ tinh khiết sẽ thấp hơn PSA.