เครื่องผลิตไนโตรเจนเหลวในสถานที่ — ระบบ StirLIN จาก Stirling Cryogenics
StirLIN คือระบบผลิตไนโตรเจนเหลว (liquid nitrogen, LN₂) ในสถานที่จาก Stirling Cryogenics ระบบดูดอากาศแวดล้อม แยกไนโตรเจนด้วยระบบ PSA (Pressure Swing Adsorption) แล้วทำให้เป็นของเหลวด้วยเครื่องทำความเย็นแบบสเตอร์ลิง (Stirling cryogenerator) ที่ใช้วงจรฮีเลียมแบบปิด และเก็บไว้ในถังสุญญากาศในตัวเครื่อง กำลังผลิตตั้งแต่ 60 ถึงมากกว่า 3,000 ลิตรต่อวัน ขึ้นกับรุ่นและความดันใช้งาน ควบคุมการทำงานอัตโนมัติด้วย PLC
ช่วงกำลังผลิต
เปรียบเทียบรุ่น StirLIN ทั้ง 8 รุ่น
StirLIN มี 8 รุ่น กำลังผลิตตั้งแต่ 70 ถึงกว่า 2,300 ลิตรต่อวัน ครอบคลุมตั้งแต่ห้องแล็บเดี่ยวจนถึงงานอุตสาหกรรม ตารางนี้แสดงกำลังผลิตที่ความดัน 1 bar(g) ส่วนตัวเลขสูงสุดในหัวข้อ (มากกว่า 3,000 ลิตรต่อวัน) อ้างอิงการใช้งานที่ความดันสูงขึ้น เช่น StirLIN-8 ผลิตได้ 151 ลิตรต่อชั่วโมงที่ 5 bar(g)
| รุ่น | กำลังผลิต (ที่ 1 bar) | กำลังผลิตต่อวัน | กำลังไฟ | ถังเก็บในตัว |
|---|---|---|---|---|
| StirLITE | 2.9 ล./ชม. | 70 ล./วัน | 8 kW | 200 ล. |
| StirLIN-1 Economy | 5.8 ล./ชม. | 140 ล./วัน | 11 kW | 300 ล. |
| StirLIN-1 Compact | 11.5 ล./ชม. | 275 ล./วัน | 21 kW | 500 ล. |
| StirLIN-1 Extendible | 11.5 ล./ชม. | 275 ล./วัน | 27 kW | 1,000 ล. |
| StirLIN-2 | 23 ล./ชม. | 550 ล./วัน | 34 kW | 1,000–2,000 ล. |
| StirLIN-4 | 48 ล./ชม. | 1,150 ล./วัน | 69 kW | 2,000 ล. |
| StirLIN-4 Extendible | 48 ล./ชม. | 1,150 ล./วัน | 77 kW | 2,000 ล. |
| StirLIN-8 | 97 ล./ชม. | 2,300 ล./วัน | 122 kW | 2,000 ล. |
เลือกรุ่นอย่างไร
ใช้น้อย — ถึง 150 ล./วัน
StirLITE หรือ StirLIN-1 Economy — เหมาะกับห้องแล็บเดี่ยว งานเก็บตัวอย่าง หรือหน่วยงานที่เพิ่งเลิกใช้ถังเดวาร์
ใช้ปานกลาง — 275–550 ล./วัน
StirLIN-1 Compact/Extendible หรือ StirLIN-2 — เหมาะกับศูนย์เครื่องมือมหาวิทยาลัย โรงพยาบาล และงาน QC อุตสาหกรรม รุ่น Extendible เพิ่มถังเก็บได้ภายหลัง
ใช้มาก — 1,150–2,300 ล./วัน
StirLIN-4/-4 Extendible หรือ StirLIN-8 — เหมาะกับงานอุตสาหกรรมต่อเนื่อง สถาบันวิจัยขนาดใหญ่ หรือการจ่ายไนโตรเจนให้หลายหน่วยงานในพื้นที่เดียว
ตัวอย่างการคำนวณ
ผลิตเองหรือซื้อแบบถัง — ตัวอย่างเปรียบเทียบต้นทุน
สมมติหน่วยงานหนึ่งใช้ไนโตรเจนเหลว 150 ลิตร/สัปดาห์ = 7,800 ลิตร/ปี และรถส่งเข้าถึงพื้นที่ได้
| รายการ | ซื้อแบบถังบัลก์ | ผลิตใช้เอง (StirLIN-1 Compact ระดับ 11 ล./ชม.) |
|---|---|---|
| ราคาเนื้อไนโตรเจน | (สมมติ 35 บาท/ลิตร) × 7,800 = 273,000 บาท/ปี | — |
| การระเหยระหว่างเก็บ (ต้องสั่งเผื่อ 15%) | +40,950 บาท/ปี | — |
| ค่าเช่าถังเก็บ | (สมมติ 4,000 บาท/เดือน) = 48,000 บาท/ปี | รวมในเครื่องแล้ว |
| ค่าเครื่อง + ติดตั้ง (จ่ายครั้งเดียว) | — | (ตามใบเสนอราคาจริงรายรุ่น) |
| ค่าไฟฟ้า | — | 21 kW × ชั่วโมงทำงานจริง × (สมมติ 4.5 บาท/kWh) |
| ค่าบำรุงรักษา + อะไหล่ (เฉลี่ยต่อปี) | — | (ตามแผน PM รายปี) |
| ต้นทุนดำเนินงานรวมต่อปี | 361,950 บาท/ปี และเพิ่มขึ้นทุกครั้งที่ราคาก๊าซขึ้น | ต้นทุนคงที่ + ค่าเสื่อมเครื่อง |
การทำงาน
ระบบ StirLIN ทำงานอย่างไร
StirLIN เป็นระบบครบในตัวเดียว ทำงานสามขั้นตอน — จากอากาศรอบตัวสู่ไนโตรเจนเหลวพร้อมใช้
ผลิตก๊าซไนโตรเจน
อากาศผ่านชุดกรองและเครื่องทำอากาศแห้ง เข้าสู่ระบบ PSA (Pressure Swing Adsorption) เพื่อแยกไนโตรเจนบริสุทธิ์ออกจากอากาศ
ทำให้เป็นของเหลว
ก๊าซไนโตรเจนถูกทำให้เย็นจนกลายเป็นของเหลวด้วยเครื่องทำความเย็นแบบสเตอร์ลิง (Stirling cryogenerator) ที่ใช้วงจรฮีเลียมแบบปิด
จัดเก็บและจ่าย
ไนโตรเจนเหลวไหลลงถังเก็บสุญญากาศในตัวเครื่อง พร้อมจ่ายผ่านสายอ่อนเมื่อเปิดวาล์ว
การใช้งาน
ไนโตรเจนเหลวใช้ในงานใดบ้าง
มหาวิทยาลัยและสถาบันวิจัย
NMR, การเก็บรักษาตัวอย่างชีวภาพ, cryo-EM, งานวิจัยวัสดุ, ระบบตรวจวัดที่ต้องหล่อเย็น
การแพทย์และโรงพยาบาล
การเก็บตัวอย่าง, cryotherapy, ธนาคารเซลล์และเนื้อเยื่อ
อุตสาหกรรม
การชุบแข็งโลหะ (cryogenic treatment), การบดแบบเย็น, อิเล็กทรอนิกส์, การหล่อเย็นกระบวนการผลิต
อาหารและเครื่องดื่ม
การแช่แข็งแบบอุโมงค์, การบดเครื่องเทศแบบเย็น, บรรจุภัณฑ์ควบคุมบรรยากาศ
ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์
หัวตรวจวัดของเครื่อง XRF/EDS ที่ต้องใช้ไนโตรเจนเหลวหล่อเย็น
เกี่ยวกับผู้ผลิต
Stirling Cryogenics B.V.
Stirling Cryogenics B.V. (เนเธอร์แลนด์) ออกแบบและผลิตระบบผลิตไนโตรเจนเหลวมาตั้งแต่ปี 1954 (เดิมเป็นส่วนหนึ่งของ Philips) ปัจจุบันมีระบบติดตั้งใช้งานทั่วโลกกว่า 4,000 แห่ง และเครื่องทำความเย็นแบบสเตอร์ลิง (cryogenerator) กว่า 6,000 เครื่อง ภายใต้ทุกสภาพภูมิอากาศ