ម៉ាស៊ីនបំបែកខ្យល់ក្នុងទម្រង់រាវ: ដំណាំ និងការអនុវត្ត

យ៉ាងដូចម្តេចការបោះត្រជាក់ ឯកតាគម្លាត់ខ្យល់ ការងារ៖ ដំណាំចម្លែកតាមវិធីប៉ះកក

ការប៉ះកក និងការបែងចែកតាមចំណុចខ្លួនរាវ៖ ការបែងចែកអាសូត អុកស៊ីសែន និងអាហ្គុន

ដំណាំការបែងចែកតាមវិធីសាស្ត្រចម្លងក្តៅទាប (cryogenic distillation) ដំណាំការដោយការបែងចែកអាសូត អុកស៊ីសែន និងអាហ្សុន ដោយផ្អែកលើចំណុចខាងក្តៅរបស់ឧស្ម័ននីមួយៗ ដែលខុសគ្នាទៅតាមសីតុណ្ហភាព។ ជាដំបូង ខ្យល់ធម្មតាត្រូវបានបង្ហាប់ដល់សម្ពាធប្រហែល ៦ បារ ហើយបន្ទាប់មកត្រូវបានធ្វើឱ្យត្រជាក់ដល់ប្រហែល -១៧៥ អង្សាសេលស៊ីយ៉ុស រួចទើបវាប្រែទៅជាប្រភេទរាវ ដើម្បីរៀបចំសម្រាប់ការបែងចែក។ នៅពេលដែលវាត្រូវបានធ្វើឱ្យក្តៅឡើងវិញ អាសូតចាប់ផ្តើមអាកាសចេញជាប៉ុងជាមុនគេ នៅប្រហែល -១៩៥,៨ អង្សាសេលស៊ីយ៉ុស បន្ទាប់មកអាហ្សុនចាប់ផ្តើមអាកាសចេញនៅ -១៨៥,៩ អង្សាសេលស៊ីយ៉ុស ហើយសល់អុកស៊ីសែនចុងក្រោយ នៅ -១៨៣ អង្សាសេលស៊ីយ៉ុស។ មានចន្លោះសីតុណ្ហភាពសំខាន់ណាស់ ១៣ អង្សារវាងពេលដែលអាសូត និងអុកស៊ីសែនបែងចែកគ្នា ដែលជាកត្តាសំខាន់បំផុតសម្រាប់ទទួលបានលទ្ធផលដែលស្អាត និងប្រក្រតីពីប៉ារ៉ាម៉ែត្របែងចែក (distillation towers)។ ដោយសារការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពដែលមានភាពប្រុងប្រយ័ត្ននេះ ថ្ងៃនេះ ឯកតាគម្លាត់ខ្យល់ (ASUs) អាចផលិតអុកស៊ីសែន និងអាសូតដែលមានភាពស្អាតលើសពី ៩៩,៥% បានយ៉ាងជាក់លាក់ ហើយក៏អាចទាញយកអាហ្សុនបានច្រើនជាង ៩៥% នៅក្នុងដំណាំការនេះផងដែរ។

ហេតុអ្វីបានជាខ្យល់រាវគឺជាប្រភពចិញ្ចឹមសំខាន់បំផុត — ធម្មជាតិនៃថាមពល និងការបញ្ចូលថាមពល

ខ្យល់រាវដំណាំជាប្រភពដើមសំខាន់សម្រាប់ប្រតិបត្តិការ ASU ធំៗ មិនមែនគ្រាន់តែដោយសារតែវាស្រួលប្រើប្រាស់ទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងដោយសារតែគុណសម្បត្តិផ្នែកថេរម៉ូឌាមីករបស់វាផងដែរ។ នៅពេលយើងធ្វើឱ្យខ្យល់ក្លាយជារាវ យើងកំពុងបង្រួមបរិមាណរបស់វាប្រហែល ៧០០ ដង ដែលមានន័យថា យើងអាចផ្ទុកវាក្នុងទីកន្លែងតូចៗ ផ្ទេរកំដៅបានប្រសើរជាងមុន និងរក្សាឱ្យស្តម្ភ៍ការបែងចែកតាមរយៈការកំដៅ (distillation columns) ដំណាំបានដោយរលូន។ បាទ ការបង្ហាប់អ្វីមួយពិតជាត្រូវការថាមពលច្រើន ប៉ុន្តែបានបង្កើតប្រព័ន្ធដែលឆ្លាតវៃឡើងដើម្បីទាញយកកំដៅត្រជាក់ដែលនៅសល់ពីផលិតផលដូចជាបាក់ស៊ីហ្សែនរាវ និងស្ត្រេមអាសូតរាវ ដែលជួយកាត់បន្ថយតម្រូវការថាមពលសរុបប្រហែល ៣០% ដល់ ៤០%។ ដោយសារតែប្រសិទ្ធភាពទាំងនេះ ការបែងចែកតាមរយៈការកំដៅ (cryogenic distillation) នៅតែជាវិធីសាស្ត្រដែលគេប្រើជាទូទៅសម្រាប់ប្រតិបត្តិការកម្រិតធំៗ ដែលផលិតបានលើសពី ១០០ តោនក្នុងមួយថ្ងៃ ព្រោះវិធីសាស្ត្រផ្សេងៗដូចជា ប្រព័ន្ធមេប្រែ (membranes) ឬប្រព័ន្ធបែងចែកតាមរយៈសម្ពាធ (PSA) មិនអាចប្រកួតប្រជែងទៅនឹងកម្រិតផលិតកម្ម ឬស្តង់ដារភាពស្អាតដែលត្រូវការបានទេ។ សូមមើលវាដោយវិធីនេះ៖ រោងចក្រដែលផលិតបាក់ស៊ីហ្សែនបានដល់ ៥,០០០ Nm³/ម៉ោង អាចត្រូវបានដាក់បញ្ចូលយ៉ាងស្រួលលើផ្ទះដីប្រវែង ១/២ អេក័រ ដែលជារឿងដែលមិនអាចធ្វើបានជាមួយបច្ចេកវិទ្យាផ្សេងៗ។

ជំហានដំណាំសំខាន់នៃឯកតាបែងចែកអាកាស

ការបង្ហាប់ និងការសម្អាត៖ ការយកចេញ CO₂ សំណើម និងអាល់កាឡាញ់ដើម្បីបង្ការការរឹង

ឯកតាបែងចែកអាកាស (ASUs) ចាប់ផ្តើមដោយការបង្ហាប់អាកាសបរិស្ថានទៅប្រហែល 150 psia (≈10 bar) ដើម្បីបង្កើនសារធាតុរបស់វាសម្រាប់ការដំណាំបន្ទាប់ឱ្យមានប្រសិទ្ធភាព។ អាកាសដែលបានបង្ហាប់នេះបន្ទាប់មកឆ្លងកាត់គ្រឿងសម្អាតច្រើនជំហាន ដែលត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីយកចេញសារធាតុប៉ះពាល់ដែលនឹងរឹង ឬប្រតិកម្មនៅសីតុណ្ហភាពបរិយាកាសទាប៖

• តម្រងសារធាតុរាវ យកចេញធូល និងសារធាតុរាវមេកានិក
• តម្រងប្រមូលផ្តុំ យកចេញធាតុប្រេងបាក់ស៊ីតពីប្រេងរំអិលម៉ាស៊ីនបង្ហាប់
• គ្រឿងស្រូបយក ដែលមានអាលុយមីញ៉ូមសកម្ម និងសេអូលីតស្រូបយកសំណើម និង CO₂

វិធីសាស្ត្រច្រើនជំហាននេះបង្ការការបង្កើតទឹកកកនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរកំដៅ និងប៉ុនប៉ងការប្រមូលផ្តុំអេសេទីឡីន — ដែលជាគ្រោះថ្នាក់នៃការផ្ទ explosion នៅក្នុងបរិយាកាសដែលមានអុកស៊ីសែនខ្ពស់។ ការសម្អាតត្រឹមត្រូវបង្កើនអាយុកាលប្រើប្រាស់នៃសេអូលីតម៉ូលេគុលបាន ៣០–៤០% ដែលបន្ថយថ្លៃដើមការថែទាំសរុបយ៉ាងសំខាន់។

ការធ្វើអោយត្រជាក់ ការពង្រីក និងការបែងចែក៖ ពីខ្យល់ក្នុងស្ថានភាពឧស្ម័នទៅផលិតផលរាវដែលមានសារធាតុស្អាតខ្ពស់

បន្ទាប់ពីការបន្សុទ្ធរួច ខ្យល់ចូលទៅក្នុងផ្នែកត្រជាក់ ដែលវាត្រូវបានធ្វើឱ្យត្រជាក់ដល់ ~°185°C តាមរយៈការផ្លាស់ប្តូរកំដៅបញ្ច្រាសនៅក្នុងឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរព្រុយបន្ទះអាលុយមីញ៉ូមដែលផ្សារ។ ផ្នែកមួយឆ្លងកាត់ការពង្រីកដែលគ្រប់គ្រងតាមរយៈទួរប៊ីន ដោយទាញយកអត្ថប្រយោជន៍ពីឥទ្ធិពល Joule-Thomson ដើម្បីបង្កើតជារាវដោយផ្នែក។ ល្បាយពីរដំណាក់កាលលទ្ធផលចូលទៅក្នុងប្រព័ន្ធចម្រាញ់ជួរឈរពីរ៖

ដំណាំនៃការធ្វើអោយរាវបន្ត និងការចំហាយឡើងវិញបន្ត បែងចែកគ្រឿងផ្សំនីមួយៗដោយភាពច្បាស់លាស់។ ការសង្គ្រោះថាមពលក្នុងពេលពង្រីក បានសង្គ្រោះថាមពលសម្ពាធ 65–75% ដែលធ្វើអោយដំណាំនេះមានភាពសមហេតុសមផលទាំងផ្នែកថាមពល និងប្រតិបត្តិការដែលអាចបន្តបាន។

ការអនុវត្តសំខាន់ៗក្នុងឧស្សាហកម្មរបស់ Air Separation Units

តម្រូវការឧស្សាហកម្មធ្ងន់: ការផលិតដែក ការសង្កាត់គីមី និងការបំពេញគុណភាពជាមួយអុកស៊ីសែន និងអាសូតក្នុងទម្រង់ឧស្ម័ន និងរាវ

ឯកតាបំបែកខ្យល់ (ASUs) ផ្តល់ទាំងអុកស៊ីសែន និងអាសូត ក្នុងទម្រង់ឧស្ម័ន និងទម្រង់រាវ ដល់វិស័យសំខាន់ៗជាច្រើននៅក្នុងវិស័យផលិតកម្ម។ យើងអាចយកឧទាហរណ៍ពីការផលិតដែក។ នៅពេលដែលអ្នកផលិតបញ្ចូលអុកស៊ីសែនដោយផ្ទាល់ទៅក្នុងធុងផ្ទះភ្លើង ឬធុងផ្ទះភ្លើងប៉ាក់ស៊ីសែនមូលដ្ឋាន ពួកគេទទួលបានលទ្ធផលឆេះបានប្រសើរជាងមុន។ ការប្រើប្រាស់កុកនេះជាទូទៅថយចុះរវាង ២០ ទៅ ៣០ ភាគរយ ហើយក៏ធ្វើឱ្យការបំភាយកាបូនឌាយអុកស៊ីតក្នុងមួយតោនដែកដែលផលិតបានថយចុះផងដែរ។ ចំពោះដំណាំគីមីដែលត្រូវការការពារពីការប៉ះទង្គិចនឹងអុកស៊ីសែន អាសូតរាវមានតួនាទីសំខាន់ណាស់។ ឧទាហរណ៍ដូចជាការផលិតអេទ៊ីឡែនអុកស៊ីត ដែលការប៉ះទង្គិចនឹងអុកស៊ីសែន ទោះបើតិចប៉ុណ្ណាក៏ដោយ ក៏អាចបណ្តាលឱ្យមានប្រតិកម្មបំបែកគ្រោះថ្នាក់។ រោងចក្រកែច្នៃក៏ទទួលបានប្រយោជន៍ផងដែរ នៅពេលដែលប្រើប្រាស់អុកស៊ីសែនដែលមានសារធាតុស្អាតខ្ពស់ប៉ុន្តែប្រហែល ៩៩,៥% ឬខ្ពស់ជាងនេះ។ កម្រិតសារធាតុស្អាតបែបនេះជួយបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃដំណាំបំបែកដោយប្រើប្រាស់គ្រឿងចក្រប៉ាក់ស៊ីសែន និងជួយរក្សាប្រសិទ្ធភាពនៃដំណាំដកសារធាតុសាឡហ្វូរដោយប្រើអ៊ីដ្រូសែន (hydrodesulfurization) ដោយគ្មានការបារម្ភថា គ្រឿងចក្រប៉ាក់ស៊ីសែននឹងបាត់បង់ប្រសិទ្ធភាពតាមពេលវេលា។ អត្ថប្រយោជន៍នៃទម្រង់រាវមិនមានតែការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពប៉ុណ្ណោះទេ។ ដោយសារតែសារធាតុរាវអាចផ្ទុកថាមពលបានច្រើនជាងក្នុងបរិមាណតូចៗ ហើយផ្តល់ជម្រើសផ្នែកគ្រប់គ្រងដែលប្រសើរជាង ក្រុមហ៊ុនដែលបញ្ចូល ASUs ទៅក្នុងដំណាំរបស់ពួកគេ ជាទូទៅឃើញថាថ្លៃដឹកជញ្ជូនថយចុះប្រហែល ៤០% ប្រៀបធៀបទៅនឹងការពឹងផ្អែកតែលើប៉ាઇប៍សម្រាប់ដឹកជញ្ជូនឧស្ម័ន។

ការប្រើប្រាស់ជាក់លាក់ដែលមានភាពស្អាតខ្ពស់៖ អុកស៊ីសែនសម្រាប់វេជ្ជសាស្ត្រ ការធ្វើប្រអប់ដែលមានបរិយាកាសប្រែប្រួល និងការផលិតសេមីកូណ្ឌាក់ទ័រ

ឯក្សារបែងចែកខ្យល់ធ្វើច្រើនជាងគ្រាន់តែផលិតឧស្ម័នបរិមាណច្រើន។ ពួកវាផលិតឧស្ម័នដែលស្អាតប៉ុណ្ណោះ ដែលមានសារៈសំខាន់ណាស់សម្រាប់ការប្រើប្រាស់ដែលមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់។ ឧទាហរណ៍ អុកស៊ីសែនសម្រាប់ប្រើក្នុងវេជ្ជសាស្ត្រ ត្រូវតែមានភាពស្អាតយ៉ាងហោចណាស់ ៩៩,៥% តាមស្តង់ដារ USP/EP ហើយវាមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់អ្នកជំងឺដែលត្រូវការជំនួយដង្ហើម ឬអ្នកជំងឺដែលស្ថិតនៅក្នុងឯកជនថេរ (ICU)។ តម្រូវការបានកើនឡើងប្រហែល ២៥% ក្នុងអំឡុងពេលវិបត្តិសុខាភិបាលធំបំផុតចុងក្រោយ។ វិស័យអាហារក៏ពឹងផ្អែកយ៉ាងខ្លាំងលើលក្ខណៈរបស់អាសូតផងដែរ។ នៅពេលដែលអាហារដែលបានវេចខ្ចប់ត្រូវបានរក្សាទុកក្នុងការវេចខ្ចប់ដែលមានបរិយាកាសប្រែប្រួល (MAP) អាសូតនេះរារាំងការប៉ះពាល់ដោយការអុកស៊ីត និងការលូតលាស់របស់មេរោគ ដែលជួយបន្លាយពេលអាចរក្សាទុកបានយូរ ហើយកាត់បន្ថយបញ្ហាប៉ះពាល់អាហារប្រហែល ៣០% នៅទូទាំងវិស័យនេះ។ ហើយបន្ទាប់មក មានការផលិតសេមីកូណ្ឌាក់ទ័រ ដែលទាមទារភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ជាងគេទៀត។ សម្រាប់ប្រតិបត្តិការទាំងនេះ អាសូតត្រូវតែមានភាពស្អាតដល់ ៩៩,៩៩៩% (ដែលគេស្គាល់ថា ភាពស្អាត ៥N) ហើយការប៉ះពាល់ដោយអុកស៊ីសែនត្រូវតែទាបជាង ១ ផ្នែកក្នុងមួយលាន។ ការបែងចែកតាមរយៈការត្រជាក់ (Cryogenic distillation) នៅតែជាវិធីតែមួយគត់ដែលអាចសម្រេចបាននូវភាពត្រឹមត្រូវបែបនេះ ដែលធ្វើឱ្យមានភាពខុសគ្នាខ្លាំងណាស់នៅពេលផលិតបន្ទះស៊ីលីកុនដែលគ្មានខ្ជះខ្ជាយ។

ការរចនា និងភាពអាចទុកចិត្តបានក្នុងម៉ាស៊ីនបំបែកខ្យល់សម័យទំនើប

ASUs សព្វថ្ងៃនេះត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីដំណាំបន្តគ្មានឈប់ ទោះបីជាការធ្វើការក្នុងបរិយាកាសឧស្សាហកម្មមានភាពលំបាកក៏ដោយ។ ប្រព័ន្ធទាំងនេះមានកម្លាំងបើកបរប៉ាក់ប៉ែកបន្ថែម និងយន្តការគ្រប់គ្រងពិសេស ដែលរក្សាបាក់ដងទាំងនេះឱ្យមានសីតុណ្ហភាពត្រជាក់ខ្លាំង នៅជិតសីតុណ្ហភាព 0.5 ដឺក្រេសេលស្យូស (Celsius) ទាំងផ្នែកវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមាន។ ស្ថេរភាពសីតុណ្ហភាពនេះមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់ ព្រោះវាធានាថា ដំណាំបំបែកគឺដំណាំបានត្រឹមត្រូវ ហើយរក្សាផលិតផលចុងក្រោយឱ្យស្អាត និងស្អាតដោយគ្មានសារធាតុប៉ះពាល់។ សម្រាប់ភាពរឹងមាំនៃរចនាសម្ព័ន្ធ អ្នកផលិតប្រើធុងពីរស្រទាប់ ដែលមានការដាក់បញ្ចូលខ្យល់ចេញ (vacuum insulation) ដែលផលិតពីស្ពាល់ដែកពិសេស ដែលមិនប៉ះពាល់ ឬរលួយទោះបើសីតុណ្ហភាពធ្លាក់ទាបដល់ -196 ដឺក្រេក៏ដោយ។ ចំពោះការសន្សំថាមពល ASUs ទំនើបពិតជាប្រើឡើងវិញនូវកំដៅពីផ្នែកបើកបរ ដែលបានកាត់បន្ថយតម្រូវការថាមពលប្រហែល 15 ទៅ 20 ភាគរយ ប្រៀបធៀបទៅនឹងគំរូចាស់ៗ។ ការសិក្សាដែលបានបោះពុម្ពក្នុងវេទិកាដូចជា Journal of Cleaner Production បានគាំទ្រការសន្សំថាមពលនេះ។ លក្ខណៈឆ្លាតវៃមួយទៀតគឺការរចនាបែបម៉ូឌុល (modular design) ដែលអនុញ្ញាតឱ្យរោងចក្រពង្រីកសមត្ថភាពរបស់ខ្លួនជាជំហានៗ និងជំនួសផ្នែកនានាបាន ទោះបីជាប្រព័ន្ធនៅតែដំណាំបន្តក៏ដោយ។ ការសម្រេចចិត្តរចនាដែលគិតគូរយ៉ាងល្អទាំងនេះ បានផ្តល់លទ្ធផលដល់អត្រាប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធបាន 99.6% ដែលមានន័យថា មន្ទីរពេទ្យ រោងចក្រផលិតសែមីកុងឌុកទ័រ និងស្ថាប័នសំខាន់ៗផ្សេងទៀត អាចទុកចិត្តលើការផ្គត់ផ្គង់ស្ថេរនៃអាសូតរាវ អុកស៊ីសែន និងអាហ្សុន នៅពេលណាក៏ដោយដែលពួកគេត្រូវការ។

សំណួរញឹកញាប់

• ការចម្រាញ់តាមវិធីសាស្ត្រ cryogenic ដំណើរការយ៉ាងដូចម្តេច?
  ការចម្រាញ់តាមវិធីសាស្ត្រ cryogenic ដំណើរការដោយការធ្វើឱ្យខ្យល់ដែលបានបង្ហាប់ត្រជាក់ទៅជាទឹករាវ ហើយបន្ទាប់មកកំដៅវាឡើងវិញដើម្បីបំបែកឧស្ម័នផ្អែកលើចំណុចខ្លាំងនៃវា។
• តើមានការអនុវត្តន៍ឧស្សាហកម្មអ្វីខ្លះសម្រាប់ឧស្ម័នដែលបានសម្អាតពី ASUs?
  ឧស្ម័នដែលបានសម្អាតត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងការផលិតដែក ការសង្កាត់គីមី ការកែច្នៃ វិស័យវេជ្ជសាស្ត្រ ការវេចខ្ចប់ដែលបានកែប្រែអាកាសធាតុ និងការផលិតស៊ីមីកូណ្ឌាក់ទ័រ។
• តើការរចនាបែប modular មានសារៈសំខាន់យ៉ាងណាក្នុង ASUs សម័យទំនើប?
  ការរចនាបែប modular អនុញ្ញាតឱ្យពង្រីកសមត្ថភាព និងជំនួសគ្រឿងផ្សំដោយគ្មានការប៉ះពាល់ដល់ដំណើរការ ដែលជួយបង្កើនប្រសិទ្ធភាព និងភាពអាចទុកចិត្តបាន។
• ហេតុអ្វីបានជាភាពស្អាតនៃអុកស៊ីសែនមានសារៈសំខាន់ក្នុងការអនុវត្តន៍ឧស្សាហកម្ម?
  ភាពស្អាតនៃអុកស៊ីសែនខ្ពស់គឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់ដំណើរការដូចជា catalytic cracking និងការជៀសវាងការបាត់បង់សក្តានុពលនៃ catalyst នៅក្នុងរោងចក្រកែច្នៃ។
• តើឧស្ម័នសំខាន់ៗណាខ្លះដែលត្រូវបានបំបែកក្នុង ឯកតាគម្លាត់ខ្យល់ (ASUs)?
  អាសូត អុកស៊ីសែន និង អាហ្សុន គឺជាបរិមាណធំបំផុតនៃឧស្ម័នដែលត្រូវបានបំបែកនៅក្នុង ASU។