ကရိုင်ယိုဂျန်နစ် လေထု ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှု လုပ်ဆောင်စဉ် အဆင့်ဆင့် ပုံစဥ် ရှင်းလင်းချက်

ကရိုင်ယိုဂျန်နစ် အကြောင်း လေ ခွဲထုတ်ရေးယူနစ်များ အလုပ်လုပ်ပုံ – အဆင့်လိုက် လုပ်စဉ်စီးဆင်းမှု

လေကို ဖိအားတင်ခြင်းနှင့် သန့်စင်ခြင်း – CO₂၊ စိုထောင်မှုနှင့် ဟိုက်ဒရိုကာဗွန်များကို ဖယ်ရှားခြင်း

ပတ်ဝန်းကျင်ရှိလေသည် ဤအဆင့်များစွာပါသော ကြိုးစားမှုများဖြင့် ဖိအားမြှင့်သည့်စက်များထဲသို့ စုပ်ယူခံရပြီး ဖိအား ၀.၆ မှ ၀.၈ MPa အထိ ဖိအားမြှင့်ခံရသည်။ ဖိအားမြှင့်ပြီးနောက် လေသည် မော်လီကျူးလာ စီဗ် ဘက်ဒ်များ (molecular sieve beds) အတွင်းသို့ စီးဝင်သည်။ ဤအထူးပစ္စည်းများသည် ကာဗွန်ဒိုင်အောက်ဆိုဒ်၊ စိုထောင်မှုနှင့် ဟိုက်ဒြိုကာဗွန်အမျိုးမျိုးကို ဖမ်းယူထားသည်။ ဤညစ်ညမ်းမှုများကို ဖယ်ရှားခြင်းသည် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ အကူးအပြောင်းများဖြစ်သည့် ရေခဲဖုံးလွှမ်းမှုနှင့် စနစ်၏ အအေးခံအစိတ်အပိုင်းများတွင် သေးငယ်သော အန်တီကြွင်းများဖြစ်ပေါ်လာနိုင်သည့်အတွက် ဖိအားမြှင့်ပြီးနောက် အန်တီကြွင်းများကို ဖယ်ရှားရန် လိုအပ်ပါသည်။ ခေတ်မှီအများစု လေ ခွဲထုတ်ရေးယူနစ်များ သည် အများအားဖြင့် အပူခါးသော စုပ်ယူမှုနည်းပညာ (temperature swing adsorption technology) ကို အသုံးပြုကြသည်။ ဤစနစ်တွင် ပုံမှန်အားဖြင့် အုပ်စုနှစ်ခု တွဲဖက်အလုပ်လုပ်ကြသည်။ တစ်ခုသည် လေကို သန့်စင်နေစဉ် နောက်တစ်ခုသည် အသုံးမှုပြီးနောက် အသုံးပြုနိုင်ရန် ပြန်လည်ပုံသောင်းခြင်း (regeneration) ကို အက်စ်အိုင်တီဂ်န် (nitrogen) ဖြင့် ဖော်ထုတ်ခြင်း သို့မဟုတ် ပစ္စည်းကို အပူပေးခြင်းဖြင့် ဖမ်းမှုထားသည့် ညစ်ညမ်းမှုများကို လွှတ်ပေးခြင်းဖြင့် ပြန်လည်ပုံသောင်းခြင်းကို ပြုလုပ်သည်။

ပေါ်လ်ကြီးသော အအေးခံခြင်းနှင့် အရည်ပြောင်းခြင်း - ဖွင့်လှစ်သည့် တာဘိုင်းများ (expansion turbines) နှင့် ဂျူးလ်-သောမ်ဆန် အကျိုးသက်ရောက်မှု (Joule–Thomson Effect) တွင်

သန့်စင်ပြီး ဖိအားမြင့်ထားသောလေကို စနစ်အတွင်းရှိ အခြားနေရာများမှ ပြန်လာသည့် အအေးဓာတ်ရှိသော ထုတ်ကုန်စီးဆင်းမှုများကို ဖောက်သည့် အပူလွှဲပေးရေးစက်ကြီးများတွင် အရင်ဆုံးအအေးဓာတ်ပေးခြင်းဖြင့် အပူခါးမှုကို လျှော့ချပါသည်။ ဤအဆင့်အပြီးတွင် အပူခါးမှုသည် စင်းလ်ဆီယပ်စ်အပူခါးမှု မိုင်နပ်စ် ၁၇၅ ဒီဂရီအထိ ကျဆင်းသွားပါသည်။ အစစ်အမှန် အရည်ပေါ်စေခြင်းသည် တူဘိုအချဲ့ပေးစက်များ (turboexpanders) အတွင်းတွင် အဓိကအားဖြင့် ဖြစ်ပေါ်လာပါသည်။ ဤစက်များသည် အလွန်ထိရောက်မှုရှိသည့် စက်များဖြစ်ပြီး ဓာတ်ငွေသည် အလွန်မြန်စွာ အချဲ့ထွက်ခြင်းဖြင့် ဖိအားစွမ်းအားကို စက်မှုအလုပ်အကျေးဇူးအဖြစ် ပေးစွမ်းနိုင်ပါသည်။ ထို့အပြင် ဂျူးလ်-သောမ်ဆန် အကျိုးသက်ရောက်မှု (Joule-Thomson effect) ကြောင့် အအေးဓာတ်ပေးခြင်းလည်း ဖြစ်ပေါ်ပါသည်။ နိုက်ထရိုဂျင်သည် စင်းလ်ဆီယပ်စ်အပူခါးမှု မိုင်နပ်စ် ၁၉၆ ဒီဂရီတွင် အရည်မှ ဓာတ်ငွေဖြစ်လာပြီး အောက်စီဂျင်သည် မိုင်နပ်စ် ၁၈၃ ဒီဂရီတွင် အရည်မှ ဓာတ်ငွေဖြစ်လာပါသည်။ ထို့ကြောင့် အဆိုပါ အရည်မှ ဓာတ်ငွေဖြစ်လာသည့် အပူခါးမှုများ ကွဲပြားမှုများကြောင့် သန့်စင်ခြင်းအဆင့် (distillation stage) သို့ မရောက်မီတွင်ပဲ အောက်စီဂျင်၊ နိုက်ထရိုဂျင်နှင့် အာဂွန်တို့ကို အဆင့်ဆင့် ခွဲထုတ်နိုင်ပါသည်။

လင်ဒီ နှစ်ထပ်ကြေးနောင် (Linde Double Column) တွင် အအေးဓာတ်သုံး သန့်စင်ခြင်း – အောက်စီဂျင်၊ နိုက်ထရိုဂျင်နှင့် အာဂွန်စီးဆင်းမှုများကို ခွဲထုတ်ခြင်း

အရည်ပျော်နေသောလေသည် နောက်ထပ် ဒွိ-စိုက်လုမ်း (dual-column) အိုင်ဆိုလေးရှင်း (distillation) စနစ်ထဲသို့ ဝင်ရောက်သည့်အခါ ယနေ့ခေတ် လေအိုင်ဆိုလေးရှင်းယူနစ်များ (air separation units) ၏ အရေးကြီးသောအစိတ်အပိုင်းများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်လာပါသည်။ ၅ မှ ၆ ဘာ (bar) အဖိအားအထိ လုပ်ဆောင်နေသော အမြင့်အဖိအားစိုက်လုမ်း (high pressure column) အတွင်းတွင် နိုက်ထရိုဂျင်သည် အငွေ့အဖြစ် အပေါ်သို့ တက်လေ့ရှိပြီး အောက်စီဂျင်ပါဝင်မှုများသော အရည်သည် အောက်သို့ စီးဆင်းလေ့ရှိပါသည်။ ထိုအရည်ကို ၁.၂ မှ ၁.၃ ဘာ (bar) အဖိအားအထိ လုပ်ဆောင်သော အနိမ့်အဖိအားစိုက်လုမ်း (lower pressure column) ထဲသို့ ထုတ်လွှတ်ပေးပါသည်။ ထိုနေရာတွင် ပုံမှန်ထိန်းညှိထားသော ရီဖလပ်စ် (reflux) အခြေအနေများအောက်တွင် အမှန်တကယ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုများ ဖြစ်ပေါ်လေ့ရှိပါသည်။ အာဂွန်သည် စင်တီဂရိတ် မိုင်နပ်စ် ၁၈၆ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ် (minus 186 degrees Celsius) တွင် အငွေ့ဖြစ်လေ့ရှိသောကြောင့် ထိုစိုက်လုမ်းနှစ်ခုကြားတွင် တည်ရှိသော အထူးနေရာတွင် သဘောထားအတိုင်း စုစည်းလေ့ရှိပါသည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် အဆက်မပြတ် လုပ်ဆောင်နေပြီး အောက်စီဂျင်ကို ၉၉.၅ ရှိသော သန့်စင်မှုအဆင့်ဖြင့် ထုတ်လုပ်ပေးပါသည်။ နိုက်ထရိုဂျင်သည် ၉၉.၉၉၉ ရှိသော သန့်စင်မှုအဆင့်အထိ ရရှိပါသည်။ ဤစံနှုန်းများသည် ISO 8573-1 စံနှုန်းများ၏ လိုအပ်ချက်များကို ဖြည့်ဆည်းပေးပြီး ကျန်းမာရေးစောင်းအဖွဲ့များ၊ သံမဏိအလုပ်ရုံများနှင့် ဆမီကွန်ဒတ်တာ ထုတ်လုပ်မှုလုပ်ငန်းများအပါအဝင် စက်မှုလုပ်ငန်းများတွင် စံနှုန်းအဖြစ် အသုံးပြုလေ့ရှိပါသည်။

ခေတ်မှီလေခွဲစက်များတွင် အရေးပါသော စက်ကိရိယာများ - အအေးခံဘောက်စ်နှင့် အပူစွမ်းအင်ပေါင်းစပ်မှု

အအေးခံဘောက်စ်ဒီဇိုင်း - ကောလံများ၊ အပူဖလဲလှယ်စက်များနှင့် ပိုက်လိုင်းများကို စုစည်းထားသော စီစဥ်မှု

လေကို ခွဲခြားစိတ်ဖဲ့သည့် ယူနစ် (ASU) ၏ အလယ်တွင် ကျွန်ုပ်တို့ အေးမှုအိုင်းစ်ဘောက်စ် (cold box) ဟု ခေါ်သည့် အရှိန်အဝါးများဖြင့် အထုပ်ပေးထားသည့် အိုင်းစ်ဘောက်စ်တစ်ခု တည်ရှိပါသည်။ ဤအိုင်းစ်ဘောက်စ်သည် အတွင်းပိုင်းတွင် အရှိန်အဝါးများဖြင့် အထုပ်ပေးထားသည့် ဗာကျူမ်ဂိုဒေါင် (vacuum jacket) တစ်ခုဖြစ်ပါသည်။ ဤနေရာအတွင်းတွင် သိပ်သည်းဆကွဲခြားရေး တောဝါများ (distillation towers) နှင့် အထူးပြုထားသည့် ဘောက်ဇ်ဒ် အလူမီနီယမ် အပူလွှဲပေးရေးစက်များ (brazed aluminum heat exchangers) နှင့် ကရိုင်ယိုဂေနစ် ပိုက်များ (cryogenic pipes) အားလုံး တစ်ပါတည်း တည်ရှိပါသည်။ ဤစနစ်အားလုံးသည် အလွန်ထိရောက်မှုရှိသည့် ဒီဇိုင်းဖြစ်ပါသည်။ အကူးအပေါက်များကို အလွန်တိက်မှုဖြင့် စီစဥ်ထားသည့်အတွက် အပူလွန်ကောင်းစွာ ဝင်ရောက်မှုများကို အလွန်နည်းပါးစေပါသည်။ အထူးသဖြင့် အပူခါးမှုသည် စင်တီဂရိတ် မိုင်နပ်စ် ၁၈၀ ဒီဂရီထက် နိမ့်ကျသည့်အခါတွင် ဤအချက်သည် အလွန်အရေးကြီးပါသည်။ ထို့အပြင် ထိန်းသိမ်းရေးအဖွဲ့များသည် ဤဒီဇိုင်းကို အလွန်နှစ်သက်ကြပါသည်။ အကူးအပေါက်များကို ပြုပြင်ရာတွင် အချိန် ၃၀ ရှိသည့် အချိန်ထက် ၃၀ ရှိသည့် အချိန်ထက် နည်းပါသည်။ အဓိကအားဖြင့် ချောမ်းသည့် သံမဏိ (stainless steel) နှင့် အလူမီနီယမ် အသုံးပြုထားသည့် အသုံးပြုမှုများဖြင့် ဤအိုင်းစ်ဘောက်စ်များကို ပြုလုပ်ထားပါသည်။ ဤအိုင်းစ်ဘောက်စ်များသည် အပူခါးမှုအရ ချဲ့ထွင်မှုနှင့် ကျုံ့သည့်အခါတွင် သဘောထားမှုများကို သဘောထားနိုင်ပါသည်။ အရေးအကြီးဆုံးမှုများထဲတွင် ဤအိုင်းစ်ဘောက်စ်များသည် အောက်စီဂျင်၊ နိုက်ထရိုဂျင်နှင့် အာဂွန် စီးဆင်းမှုများကို လုံးဝ ခွဲခြားထားပါသည်။ ထို့ကြောင့် မည်သည့်အရာမျှ ရောနှောမှုမရှိဘဲ လုပ်ဆောင်မှုများသည် နှစ်ပေါင်းများစွာကြာမှုအထိ ယုံကြည်စိတ်ချရမှုရှိပါသည်။

အဓိက အပူလဲလှယ်မှု ကွန်ရက်များနှင့် စွမ်းအင်ပြန်လည်ရယူရေး ဗျူဟာများ

ယနေ့ခေတ်ခေတ်သော လေကွဲခြားရေး ယူနစ်များသည် အပူလဲလှယ်မှုစနစ်များပေါ်တွင် အလွန်မှီခိုနေပါသည်။ ထိုစနစ်များသည် အပူခွဲထုတ်မှုများမှ အပူခွဲထုတ်မှုအား ဖမ်းယူပေးပါသည်။ ထိုအပူခွဲထုတ်မှုများသည် အသုံးမှုမှ စွန့်ပစ်ထားသော နိုက်ထရိုဂျင်န် နှင့် အအေးခံထားသော ထုတ်ကုန်များမှ ရရှိပါသည်။ ထို ဆန့်ကျင်ဘက် စီးဆင်းမှုဒီဇိုင်းသည်လည်း အလွန်ထိရောက်စွာ အလုပ်လုပ်ပါသည်။ ထိုဒီဇိုင်းသည် ဝင်လာသော လေစီးဆင်းမှုကို အအေးခံပေးသည့်အချိန်တွင် ထွက်သော လေစီးဆင်းမှုကို အပူပေးပါသည်။ ထိုအတွင်း အပူခွဲခြားမှုကို စင်တီဂရိတ် ၃ ဒီဂရီအထိ လျှော့ချပေးပါသည်။ ထိုအထူးသော အောင်မှုကို အဓိကအားဖြင့် မှီခိုနေရသည်မှာ မှီခိုနေရသည်မှာ မကြာသေးမီက မှီခိုနေရသည်မှာ အသစ်ထွက်ပေါ်လာသော အလူမီနီယမ် အပူလဲလှယ်မှု စက်များဖြစ်ပါသည်။ လက်တွေ့အသုံးပြုမှုအရ ထိုခေတ်မီသော စနစ်များသည် အသုံးပြုမှုစုစုပေါင်း စွမ်းအင်ကုန်ကုန်သုံးမှုကို ၄၀ ရှိသည်မှ ၅၀ ရှိသည်အထိ လျှော့ချပေးပါသည်။ ထိုအတွက် တစ်နေ့လျှင် အလုပ်အကိုင်အစုအဖွဲ့များ အလုပ်လုပ်သည့် စက်ရုံများအတွက် ၂၀၂၂ ခုနှစ်တွင် အမေရိကန် စွမ်းအင်ဌာန၏ စက်မှုနည်းပညာများ စီမံကိန်းများမှ စုဆောင်းထားသော အချက်အလက်များအရ လုပ်ငန်းလုပ်ကိုင်မှုစရိတ်တွင် တစ်နှစ်လျှင် ဒေါ်လာ ၂.၈ သန်းခန့် စုစုပေါင်း စုံစမ်းမှုများ ဖြစ်ပါသည်။

အဘယ်ကြောင့် ကရိုဂျနစ်ပညာ (Cryogenics) ကို အသုံးပြုရသနည်း။ အပေါင်းအမှုန်းအပိုင်းခွဲမှုများသည် အထူးသဖြင့် အသုံးများသော အိုက်စီဂျင်၊ နိုက်ထရိုဂျင်နှင့် အာဂွန် စသည့် အလွန်သန့်စင်သော ဓာတ်ငွေများကို ထုတ်လုပ်ရာတွင် အရေးပါသည်။

ကရိုဂျနစ်ပညာအရ လေထုကို အပိုင်းခွဲခြင်းသည် အလွန်သန့်စင်သော အိုက်စီဂျင်၊ နိုက်ထရိုဂျင်နှင့် အာဂွန် စသည့် ဓာတ်ငွေများကို စက်မှုလုပ်ငန်းများတွင် အရေးအကြီးဆုံး နည်းလမ်းဖြစ်ပါသည်။ ဤဖြစ်စဉ်သည် ဤဓာတ်ငွေများ၏ အပေါင်းအမှုန်းအပိုင်းခွဲမှုများ ကွဲပြားမှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာပြီး ထုတ်လုပ်သူများအနေဖြင့် အလွန်သန့်စင်သော ဓာတ်ငွေများကို အများအားဖြင့် ၉၉.၅% အထက် သန့်စင်မှုနှုန်းဖြင့် ထုတ်လုပ်နိုင်ပါသည်။ ASTM နှင့် ISO ကဲ့သို့သော စံသတ်မှတ်ရေးအဖွဲ့များသည် D1946 နှင့် 8573-1 စံသတ်မှတ်ချက်များဖြင့် ဤနည်းလမ်းကို အထောက်အပံ့ပေးထားပါသည်။ အတိအကျသော အရေးကြီးသော ဂဏန်းများကို ကြည့်လျှင် နိုက်ထရိုဂျင်၏ အပေါင်းအမှုန်းအပိုင်းခွဲမှုမှုန်းသည် စင်တီဂရိတ်ဒီဂရီ -၁၉၆ အထိ ဖြစ်ပြီး အာဂွန်သည် စင်တီဂရိတ်ဒီဂရီ -၁၈၆ အထိ ဖြစ်ပါသည်။ အိုက်စီဂျင်သည် စင်တီဂရိတ်ဒီဂရီ -၁၈၃ အထိ အပေါင်းအမှုန်းအပိုင်းခွဲမှုမှုန်းရှိပါသည်။ ဤအပေါင်းအမှုန်းအပိုင်းခွဲမှုမှုန်းများကြား အနည်းငယ်သော အပိုင်းခွဲမှုမှုန်းများသည် လက်တွေ့အသုံးချမှုတွင် အလွန်အရေးပါပါသည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ဤအပိုင်းခွဲမှုမှုန်းများသည် အရည်ဖြစ်စေခြင်းနောက်တွင် အပိုင်းအစခွဲခြင်း (fractional distillation) ဖြစ်စဉ်အတွင်း ဓာတ်ငွေတစ်မျှင်စီ အပိုင်းခွဲမှုကို သတ်မှတ်ပေးသောကြောင့်ဖြစ်ပါသည်။ ဤဖြစ်စဉ်သည် အဘယ်ကြောင့် အလွန်ထိရောက်စေသည်ကို အတိအကျ သိရှိလိုပါက အောက်ပါဇယားကို ကြည့်ရှုပါ။ ဤအပိုင်းခွဲမှုနည်းလမ်း၏ အရေးကြီးသော သိပ္ပံနည်းကျ အချက်အလက်များကို အောက်ပါဇယားတွင် ဖော်ပြထားပါသည်။

ဒီသိသာတဲ့ ပမာဏ လျှော့ချမှုကြောင့် အရည်ပြန်ဓာတ်ငွေ့တွေကို ထိရောက်စွာ သိုလှောင်၊ သယ်ယူပို့ဆောင်နိုင်ပြီး cryogenics ကို semiconductor ထုတ်လုပ်မှု၊ အာကာသနဲ့ ဆေးရုံ အောက်ဆီဂျင်စနစ်တွေ အပါအဝင် အစဉ်အလာ၊ အဆင့်မြင့် သတ်မှတ်ချက်တွေနဲ့ ထောက်ပံ့မှု လိုအပ်တဲ့ ကဏ္ဍတွေမှာ မရှိမ