Technoleg gwahanu aer (AST) yw'r broses o wahanu'n ffisegol brif gydrannau aer-ocsigen, nitrogen, a nwyon prin eraill-drwy ddulliau ffisegol. Gyda datblygiad diwydiant, yn enwedig yn y sectorau dur, cemegol ac electroneg, mae'r galw am ocsigen a nitrogen purdeb uchel yn parhau i gynyddu, gan yrru datblygiad technoleg ASU a'i offer cysylltiedig. Bydd yr erthygl hon yn esbonio'r prif fathau o ASUs ac yn dadansoddi eu hanes datblygiad.
Dosbarthiad unedau gwahanu aer
1. dull distyllu tymheredd isel
Distyllu cryogenig yw un o'r technolegau gwahanu aer a ddefnyddir fwyaf ar hyn o bryd. Mae'n gweithio trwy oeri'r aer i dymheredd isel iawn, ei hylifo ac yna gwahanu'r gwahanol gydrannau yn seiliedig ar eu berwbwyntiau gwahanol. Gall y dull hwn gynhyrchu ocsigen a nitrogen purdeb uchel ac fe'i defnyddir yn helaeth mewn diwydiannau meteleg, cemegol a diwydiannau eraill.
Dengys data, yn 2025, y bydd tua 70% o gynhyrchu ocsigen byd-eang yn dibynnu ar ddistyllu cryogenig. Oherwydd ei effeithlonrwydd a sefydlogrwydd uchel, disgwylir i'r gymhareb hon aros yn sefydlog yn y blynyddoedd i ddod.
2. arsugniad swing pwysau (PSA)
Mae arsugniad siglen pwysau yn dechnoleg gwahanu sy'n seiliedig ar y gwahaniaeth yng nghapasiti arsugniad gwahanol nwyon ar arwynebau solet. Mae gan y dechnoleg hon nodweddion gweithrediad syml a defnydd isel o ynni, ac mae'n arbennig o addas ar gyfer cynhyrchu ocsigen neu nitrogen ar raddfa fach a chanolig.
Yn ôl yr ymchwil ddiweddaraf, o 2025, bydd cyfran yr offer sy'n defnyddio arsugniad swing pwysau i gynhyrchu ocsigen yn y byd yn cyrraedd tua 20%, yn enwedig yn y maes meddygol.
3. Dull gwahanu bilen
Mae gwahanu bilen yn defnyddio pilenni wedi'u gwneud o ddeunyddiau penodol i wahanu cydrannau yn yr aer yn ddetholus. Er nad yw ei burdeb cystal â'r ddau ddull cyntaf, mae'n dangos manteision unigryw mewn meysydd fel cyflenwad ocsigen brys oherwydd ei gludadwyedd a'i hyblygrwydd.
Erbyn 2025, bydd technoleg gwahanu pilen yn cyfrif am tua 5% o'r farchnad gwahanu aer byd-eang, gan ddangos tuedd twf cyson.
Hanes datblygiad
1. Cyfnod archwilio cynnar (dechrau i ganol yr 20fed ganrif)
Ar y cam hwn, dechreuodd gwyddonwyr arbrofi gyda thechnegau cryogenig i wahanu cydrannau yn yr awyr. Ym 1902, datblygodd y cemegydd Almaeneg Carl von Linde y peiriant cyntaf ar gyfer hylifedd aer yn llwyddiannus, gan nodi dechrau technoleg gwahanu aer modern. Erbyn canol yr 20fed ganrif, gyda datblygiad technoleg rheweiddio a gwyddoniaeth deunyddiau, daeth distyllu cryogenig yn brif ffrwd yn raddol.
2. Cyfnod aeddfedrwydd technoleg (canol-i-ddiwedd yr 20fed ganrif i ddechrau'r 21ain ganrif)
Wrth i'r galw am ocsigen gynyddu, yn enwedig yn y diwydiannau metelegol a chemegol, cafodd dulliau distyllu cryogenig eu gwella a'u datblygu ymhellach. Ar yr un pryd, cafodd y dull arsugniad swing pwysau sylw hefyd yn ystod y cyfnod hwn a dechreuodd gael ei gymhwyso'n fasnachol. Ar ôl mynd i mewn i'r 21ain ganrif, gyda gwella ymwybyddiaeth diogelu'r amgylchedd a datblygiad technolegol, mae technolegau gwahanu mwy ecogyfeillgar ac effeithlon megis gwahanu pilenni hefyd wedi'u datblygu.
3. Arloesi a datblygu modern (21ain ganrif hyd heddiw)
Ers dod i mewn i'r 21ain ganrif, gyda datblygiad ynni newydd, deunyddiau newydd a thechnoleg gwybodaeth, mae technoleg gwahanu aer wedi cyflwyno cyfleoedd datblygu newydd. Er enghraifft, mae cyflwyno systemau rheoli deallus yn gwneud gweithrediad unedau gwahanu aer yn fwy manwl gywir ac effeithlon; mae cymhwyso deunyddiau newydd yn gwella effeithlonrwydd gwahanu ac yn lleihau'r defnydd o ynni. Yn ogystal, gyda'r ffocws byd-eang ar ddatblygu cynaliadwy, mae sut i leihau'r defnydd o ynni ac effaith amgylcheddol yn ystod y broses gwahanu aer wedi dod yn fan cychwyn ymchwil.
Mae hanes datblygu planhigion gwahanu aer yn adlewyrchu cynnydd technolegol y gymdeithas ddynol. O'r dull distyllu cryogenig cychwynnol i'r sefyllfa bresennol lle mae technolegau lluosog yn cydfodoli, mae pob arloesedd technolegol wedi hyrwyddo datblygiad diwydiannau cysylltiedig yn fawr. Yn y dyfodol, gydag arloesedd parhaus technoleg a newidiadau mewn anghenion cymdeithasol, bydd technoleg gwahanu aer nwy Shenger yn parhau i ddatblygu mewn cyfeiriad mwy effeithlon ac ecogyfeillgar. Disgwylir y bydd y farchnad gwahanu aer byd-eang yn cyrraedd uchder newydd erbyn 2030, gyda chymhwyso technolegau newydd yn dod yn ffactor allweddol sy'n gyrru'r twf hwn.
