আর্গন (আর) ধাতুবিদ্যা, ঢালাই, রাসায়নিক শিল্প এবং অন্যান্য ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত একটি বিরল গ্যাস। আর্গনের উৎপাদন মূলত বাতাসের বিভিন্ন গ্যাসের উপাদানকে আলাদা করার উপর নির্ভর করে, কারণ বায়ুমণ্ডলে আর্গনের ঘনত্ব প্রায় 0.93%। শিল্প আর্গন উৎপাদনের জন্য দুটি প্রাথমিক পদ্ধতি হল ক্রায়োজেনিক ডিস্টিলেশন এবং প্রেসার সুইং অ্যাডসর্পশন (PSA)।

ক্রায়োজেনিক পাতন

শিল্পে আর্গন বিভাজনের জন্য ক্রায়োজেনিক পাতন সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত পদ্ধতি। এই পদ্ধতিটি বাতাসে বিভিন্ন গ্যাস উপাদানের স্ফুটনাঙ্কের পার্থক্যকে ব্যবহার করে, কম তাপমাত্রায় বাতাসকে তরল করে এবং একটি পাতন কলামের মাধ্যমে গ্যাসগুলিকে পৃথক করে।

প্রক্রিয়া প্রবাহ:

বায়ু প্রাক চিকিত্সা: প্রথমত, আর্দ্রতা এবং কার্বন ডাই অক্সাইড অপসারণের জন্য বায়ুকে সংকুচিত করা হয় এবং প্রাথমিকভাবে ঠান্ডা করা হয়। এই পদক্ষেপটি সাধারণত আর্দ্রতা এবং অমেধ্য অপসারণের জন্য একটি ড্রায়ার (সিডি) বা আণবিক চালনী অ্যাডজরবার ব্যবহার করে অর্জন করা হয়।

এয়ার কম্প্রেশন এবং কুলিং: শুকানোর পরে, বায়ুকে বেশ কয়েকটি মেগাপাস্কেল চাপে সংকুচিত করা হয় এবং তারপরে একটি শীতল যন্ত্রের (যেমন, একটি এয়ার কুলার) মাধ্যমে ঠান্ডা করা হয় যাতে বাতাসের তাপমাত্রা তার তরলীকরণ বিন্দুর কাছাকাছি নিয়ে আসে। এই প্রক্রিয়াটি বাতাসের তাপমাত্রা -170-এ কমিয়ে দেয়°গ থেকে -180°গ.

বায়ু তরলীকরণ: শীতল বায়ু একটি সম্প্রসারণ ভালভের মধ্য দিয়ে যায় এবং একটি ক্রায়োজেনিক পাতন কলামে প্রবেশ করে। বাতাসের উপাদানগুলি তাদের স্ফুটনাঙ্কের উপর ভিত্তি করে কলামের ভিতরে ধীরে ধীরে আলাদা করা হয়। নাইট্রোজেন (এন₂) এবং অক্সিজেন (O₂) কম তাপমাত্রায় পৃথক করা হয়, যখন আর্গন (Ar), নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেনের মধ্যে একটি ফুটন্ত বিন্দু থাকে (-195.8)°নাইট্রোজেনের জন্য C, -183°অক্সিজেনের জন্য সি, এবং -185.7°আর্গনের জন্য সি), কলামের নির্দিষ্ট বিভাগে সংগ্রহ করা হয়।

ভগ্নাংশ পাতন: পাতন কলামে, তরল বায়ু বিভিন্ন তাপমাত্রায় বাষ্পীভূত হয় এবং ঘনীভূত হয় এবং আর্গন কার্যকরভাবে পৃথক হয়। তারপর আলাদা করা আর্গন সংগ্রহ করা হয় এবং আরও শুদ্ধ করা হয়।

আর্গন পরিশোধন:

ক্রায়োজেনিক পাতন সাধারণত 99% এর উপরে বিশুদ্ধতার সাথে আর্গন উৎপন্ন করে। কিছু নির্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনের জন্য (যেমন, ইলেকট্রনিক্স শিল্পে বা উচ্চ-সম্পদ উপাদান প্রক্রিয়াকরণে), নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেনের মতো ট্রেস অমেধ্য অপসারণের জন্য শোষণকারী (যেমন অ্যাক্টিভেটেড কার্বন বা আণবিক চালনি) ব্যবহার করে আরও বিশুদ্ধকরণের প্রয়োজন হতে পারে।

প্রেসার সুইং অ্যাডসর্পশন (পিএসএ)

প্রেসার সুইং অ্যাডসর্পশন (পিএসএ) হল আর্গন তৈরির আরেকটি পদ্ধতি, ছোট আকারের উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত। এই পদ্ধতিটি আণবিক চালনির মতো পদার্থের বিভিন্ন গ্যাসের বিভিন্ন শোষণ বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করে আর্গনকে বাতাস থেকে আলাদা করে।

প্রক্রিয়া প্রবাহ:

শোষণ টাওয়ার: বায়ু আণবিক চালনীতে ভরা একটি শোষণ টাওয়ারের মধ্য দিয়ে যায়, যেখানে নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেন আণবিক চালনী দ্বারা দৃঢ়ভাবে শোষিত হয়, যখন আর্গনের মতো নিষ্ক্রিয় গ্যাস শোষিত হয় না, তাদের নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেন থেকে আলাদা হতে দেয়।

শোষণ এবং শোষণ: একটি চক্রের সময়, শোষণ টাওয়ারটি প্রথমে উচ্চ চাপে বায়ু থেকে নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেন শোষণ করে, যখন আর্গন টাওয়ারের আউটলেটের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। তারপরে, চাপ কমিয়ে, আণবিক চালনী থেকে নাইট্রোজেন এবং অক্সিজেন শোষণ করে এবং চাপের সুইং পুনর্জন্মের মাধ্যমে শোষণ টাওয়ারের শোষণ ক্ষমতা পুনরুদ্ধার করা হয়।

মাল্টি-টাওয়ার সাইকেল: সাধারণত, একাধিক শোষণ টাওয়ার পর্যায়ক্রমে ব্যবহার করা হয়—একটি শোষণের জন্য যখন অন্যটি শোষণের মধ্যে থাকে—ক্রমাগত উত্পাদনের অনুমতি দেয়।

পিএসএ পদ্ধতির সুবিধা হল এটির একটি সহজ সেটআপ এবং কম অপারেটিং খরচ রয়েছে, তবে উত্পাদিত আর্গনের বিশুদ্ধতা সাধারণত ক্রায়োজেনিক পাতনের চেয়ে কম। এটি নিম্ন আর্গন চাহিদা সহ পরিস্থিতিতে জন্য উপযুক্ত।

আর্গন পরিশোধন

ক্রায়োজেনিক পাতন বা PSA ব্যবহার করা হোক না কেন, উৎপন্ন আর্গনে সাধারণত অল্প পরিমাণে অক্সিজেন, নাইট্রোজেন বা জলীয় বাষ্প থাকে। আর্গনের বিশুদ্ধতা উন্নত করতে, আরও বিশুদ্ধকরণ পদক্ষেপগুলি সাধারণত প্রয়োজন হয়:

অমেধ্য ঘনীভূতকরণ: কিছু অমেধ্যকে ঘনীভূত করতে এবং আলাদা করার জন্য আর্গনকে আরও শীতল করা হয়।

আণবিক চালনী শোষণ: নাইট্রোজেন, অক্সিজেন বা জলীয় বাষ্পের ট্রেস পরিমাণ অপসারণ করতে উচ্চ-দক্ষ আণবিক চালনী অ্যাডজরবার ব্যবহার করে। আণবিক চালনীতে নির্দিষ্ট ছিদ্রের আকার থাকে যা নির্দিষ্ট গ্যাসের অণুকে বেছে বেছে শোষণ করতে পারে।

ঝিল্লি বিচ্ছেদ প্রযুক্তি: কিছু ক্ষেত্রে, গ্যাস সেপারেশন মেমব্রেন প্রযুক্তি ব্যবহার করা যেতে পারে সিলেক্টিভ পারমিয়েশনের উপর ভিত্তি করে গ্যাসকে আলাদা করতে, আর্গনের বিশুদ্ধতা আরও বাড়িয়ে দেয়।

অন-সাইট আর্গন উৎপাদনের জন্য সতর্কতা

নিরাপত্তা ব্যবস্থা:

ক্রায়োজেনিক বিপদ: তরল আর্গন অত্যন্ত ঠান্ডা, এবং তুষারপাত প্রতিরোধ করার জন্য এটির সাথে সরাসরি যোগাযোগ এড়ানো উচিত। অপারেটরদের বিশেষ ক্রায়োজেনিক প্রতিরক্ষামূলক পোশাক, গ্লাভস এবং গগলস পরা উচিত।

শ্বাসরোধের ঝুঁকি: আর্গন একটি নিষ্ক্রিয় গ্যাস এবং অক্সিজেন স্থানচ্যুত করতে পারে। আবদ্ধ স্থানগুলিতে, আর্গন ফুটো অক্সিজেনের মাত্রা হ্রাস করতে পারে, যার ফলে শ্বাসরোধ হয়। অতএব, যেখানে আর্গন উত্পাদিত এবং সংরক্ষণ করা হয় সেগুলিকে ভালভাবে বায়ুচলাচল করতে হবে এবং অক্সিজেন পর্যবেক্ষণ ব্যবস্থা ইনস্টল করা উচিত।

সরঞ্জাম রক্ষণাবেক্ষণ:

চাপ এবং তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ: আর্গন উত্পাদন সরঞ্জামগুলির চাপ এবং তাপমাত্রার কঠোর নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন, বিশেষত ক্রায়োজেনিক পাতন কলাম এবং শোষণ টাওয়ারগুলিতে। সমস্ত পরামিতি স্বাভাবিক সীমার মধ্যে রয়েছে তা নিশ্চিত করার জন্য সরঞ্জামগুলি নিয়মিত পরিদর্শন করা উচিত।

ফুটো প্রতিরোধ: যেহেতু আর্গন সিস্টেম উচ্চ চাপ এবং নিম্ন তাপমাত্রার অধীনে কাজ করে, তাই সিলের অখণ্ডতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। গ্যাসের পাইপলাইন, জয়েন্টগুলি এবং ভালভগুলিকে গ্যাস লিক রোধ করতে পর্যায়ক্রমে পরীক্ষা করা উচিত।

গ্যাস বিশুদ্ধতা নিয়ন্ত্রণ:

নির্ভুলতা পর্যবেক্ষণ: প্রয়োজনীয় আর্গনের বিশুদ্ধতা প্রয়োগের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। আর্গনের বিশুদ্ধতা পরীক্ষা করতে এবং পণ্যটি শিল্পের মান পূরণ করে তা নিশ্চিত করতে গ্যাস বিশ্লেষক নিয়মিত ব্যবহার করা উচিত।

অপবিত্রতা ব্যবস্থাপনা: বিশেষ করে, ক্রায়োজেনিক পাতনে, আর্গনের বিচ্ছেদ পাতন কলামের নকশা, অপারেটিং অবস্থা এবং শীতল করার কার্যকারিতা দ্বারা প্রভাবিত হতে পারে। আর্গনের চূড়ান্ত ব্যবহারের উপর নির্ভর করে আরও বিশুদ্ধকরণের প্রয়োজন হতে পারে (যেমন, ইলেকট্রনিক্স শিল্পের জন্য অতি-উচ্চ বিশুদ্ধতা আর্গন)।

শক্তি দক্ষতা ব্যবস্থাপনা:

শক্তি খরচ: ক্রায়োজেনিক পাতন শক্তি-নিবিড়, তাই শক্তির ক্ষয় কমানোর জন্য শীতলকরণ এবং কম্প্রেশন প্রক্রিয়াগুলিকে অপ্টিমাইজ করার প্রচেষ্টা করা উচিত।

বর্জ্য তাপ পুনরুদ্ধার: আধুনিক আর্গন উৎপাদন সুবিধাগুলি ক্রায়োজেনিক পাতন প্রক্রিয়ার সময় উত্পাদিত ঠান্ডা শক্তি পুনরুদ্ধার করতে বর্জ্য তাপ পুনরুদ্ধার ব্যবস্থা ব্যবহার করে, সামগ্রিক শক্তি দক্ষতার উন্নতি করে।

শিল্প উৎপাদনে, আর্গন প্রাথমিকভাবে ক্রায়োজেনিক পাতন এবং চাপ সুইং শোষণ পদ্ধতির উপর নির্ভর করে। ক্রায়োজেনিক পাতনের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয় বড় আকারের আর্গন উত্পাদন উচ্চতর বিশুদ্ধতা আর্গন প্রদান করার ক্ষমতার কারণে। নিরাপত্তা, সরঞ্জাম রক্ষণাবেক্ষণ, গ্যাস বিশুদ্ধতা নিয়ন্ত্রণ, এবং শক্তি দক্ষতা ব্যবস্থাপনা নিশ্চিত করতে উৎপাদনের সময় বিশেষ মনোযোগ প্রয়োজন।