Cyflwyniad
Gyda'r cynnig o gymdeithas arbed adnoddau a chyfeillgar i'r amgylchedd, mae pobl wedi cyflwyno gofynion uwch ar gyfer defnyddio adnoddau yn rhesymol. Fel ffordd bwysig o gael nwyon diwydiannol fel nitrogen ac ocsigen, mae effeithlonrwydd a diogelu'r amgylchedd technoleg gwahanu aer wedi denu llawer o sylw. Dull gwahanu cryogenig a dull gwahanu pilen yw'r ddwy dechnoleg gwahanu aer prif ffrwd ar hyn o bryd, pob un â manteision unigryw a senarios cymwys. Nod y papur hwn yw dadansoddi egwyddorion y ddau ddull hyn a'u dyfeisiau gwahanu aer cyfatebol, ac archwilio sut i gyflawni gwahanu a defnyddio adnoddau nwy yn fwy effeithlon trwy gyfuniad technegol.
Dull Gwahanu Cryogenig
Egwyddor Sylfaenol
Mae dull gwahanu cryogenig yn dechnoleg sy'n hylifo aer ar dymheredd isel ac yn gwahanu nwyon yn ôl y gwahaniaeth mewn berwbwyntiau. Mae ei gamau craidd yn cynnwys:
Cywasgiad aer a phuro: Ar ôl i'r aer gael ei hidlo, ei gywasgu a'i oeri, mae'n cael ei basio trwy burwr sych i gael gwared ar amhureddau fel lleithder a charbon deuocsid.
Diddymu a ffracsiynu: Mae'r aer wedi'i buro yn cael ei hylifo yn y prif gyfnewidydd gwres ac yna'n mynd i mewn i'r twr distyllu. Trwy ffracsiynu, mae nwyon fel ocsigen a nitrogen yn cael eu gwahanu oherwydd berwbwyntiau gwahanol.
Dyfais gwahanu aer
Mae dyfais y dull gwahanu cryogenig yn cynnwys y rhannau canlynol yn bennaf:
Cywasgydd: Fe'i defnyddir i gynyddu'r pwysedd aer.
Dyfais oeri: Gostyngwch dymheredd yr aer i gyflawni hylifedd.
Twr distyllu: Cyflawni gwahanu nwy trwy ffracsiynu.
Cynhwysydd storio nwy hylif: Sicrhewch fod nwy hylif wedi'i wahanu yn storio a chludo'n ddiogel.
Manteision: Purdeb gwahanu uchel, sy'n addas ar gyfer cynhyrchu ar raddfa fawr.
Anfanteision: Defnydd ynni uchel, offer cymhleth, sy'n addas ar gyfer gwahanu nwyon â chynnwys uchel yn yr awyr (fel nitrogen ac ocsigen).
Dull gwahanu pilen
Egwyddor Sylfaenol
Mae dull gwahanu pilen yn dechnoleg gwahanu sy'n seiliedig ar y gwahaniaeth mewn cyfraddau arsugniad a thrylediad moleciwlau nwy ar wyneb y bilen. Mae ei egwyddor weithio fel a ganlyn:
Perme dethol: O dan bwysau, mae'r gymysgedd nwy yn mynd trwy'r bilen polymer, mae moleciwlau bach (fel ocsigen) yn pasio trwodd yn gyflym, ac mae moleciwlau mawr (fel nitrogen) yn cael eu cadw.
Gwahanu a chasglu: Cesglir gwahanol nwyon trwy'r ochr athreiddedd ac ochr cadw'r bilen yn y drefn honno.
Dyfais gwahanu aer
Mae'r ddyfais gwahanu pilen yn cynnwys y rhannau canlynol yn bennaf:
Dyfais cywasgu: Mae'n darparu'r pwysau sy'n ofynnol i'r nwy basio trwy'r bilen.
Cynulliad pilen: Yr uned gwahanu craidd, mae'r deunyddiau'n cynnwys deilliadau seliwlos, polymerau synthetig, ac ati.
System Gasglu: Fe'i defnyddir ar gyfer storio a defnyddio nwyon wedi'u gwahanu.
Manteision: Defnydd ynni isel, dim adwaith cemegol, offer syml, gallu i addasu cryf.
Anfanteision: Mae'r purdeb gwahanu yn gymharol isel, yn addas ar gyfer anghenion gwahanu nwy ar raddfa fach neu benodol.
Cyfuniad o ddull gwahanu cryogenig a dull gwahanu pilen
Gan gyfuno manteision y ddwy dechnoleg, gellir cynllunio dyfais gwahanu aer mwy effeithlon:
Gwahanu rhagarweiniol: Defnyddiwch ddull gwahanu pilen i wahanu rhan o'r nwy yn gyflym a lleihau llwyth y gwahaniad cryogenig.
Puro dwfn: Mae'r nwy ar ôl gwahanu pilen yn cael ei buro ymhellach trwy wahanu cryogenig i fodloni gofynion purdeb uchel.
Achosion Cais:
Wrth gynhyrchu nitrogen, gall gwahanu pilen echdynnu nitrogen crai yn gyflym, a defnyddir gwahaniad cryogenig i'w buro i fwy na 99.5%.
Mewn adferiad hydrogen, defnyddir gwahanu pilen ar gyfer pretreatment, ac mae gwahanu cryogenig yn cwblhau'r gwahaniad terfynol.
Manteision:
Lleihau'r defnydd cyffredinol o ynni.
Gwella effeithlonrwydd gwahanu a defnyddio adnoddau.
Nghasgliad
Mae gan wahaniad cryogenig a gwahanu pilen eu nodweddion eu hunain ym maes gwahanu aer. Mae'r cyntaf yn addas ar gyfer purdeb uchel a chynhyrchu ar raddfa fawr, tra bod yr olaf yn addas ar gyfer bwyta ynni isel a gweithredu hyblyg. Trwy gyfuno'r ddwy dechnoleg, gellir optimeiddio effeithlonrwydd ac economi unedau gwahanu aer, gan ddarparu cefnogaeth dechnegol ar gyfer defnyddio adnoddau effeithlon a diogelu'r amgylchedd. Yn y dyfodol, gydag arloesi deunyddiau pilen a gwella technoleg cryogenig, bydd technoleg gwahanu aer yn tywys mewn gobaith datblygu ehangach.
