Argon (Ar) hè un gas raru largamente usatu in metallurgia, saldatura, industrii chimichi, è altri campi. A pruduzzione di l'argon si basa principarmenti nantu à a separazione di i diversi cumpunenti di gas in l'aria, postu chì a cuncentrazione di argon in l'atmosfera hè di circa 0,93%. I dui metudi primari per a produzzione industriale di argon sò Distillazione Criogenica è Adsorption Swing Pressure (PSA).

Distillazione criogenica

A distillazione criogenica hè u metudu più cumunimenti utilizatu per a separazione di l'argon in l'industria. Stu metudu utilizeghja e sferenze in i punti di ebollizione di diversi cumpunenti di gas in l'aria, liquefies l'aria à bassa temperatura, è separa i gasi attraversu una colonna di distillazione.

Flussu di prucessu:

Pretrattamentu di l'aria: Prima, l'aria hè cumpressa è inizialmente rinfriscata per sguassà l'umidità è u diossidu di carbonu. Stu passu hè tipicamenti ottenutu usendu un secadoru (CD) o un adsorbente di tagliu moleculare per sguassà l'umidità è l'impurità.

Cumpressione d'aria è rinfrescante: Dopu l'asciugatura, l'aria hè cumpressa à parechji megapascals di pressione, è poi rinfriscata per un dispositivu di rinfrescante (per esempiu, un cooler d'aria) per portà a temperatura di l'aria vicinu à u so puntu di licuazione. Stu prucessu abbassa a temperatura di l'aria à -170°C à -180°C.

Liquefazione di l'aria: L'aria rinfriscata passa per una valvula di espansione è entra in una colonna di distillazione criogenica. I cumpunenti in l'aria sò gradualmente separati in a colonna basatu nantu à i so punti di ebullizione. Azotu (N₂) è l'ossigenu (O₂) sò siparati à e temperature più bassu, mentri l'argon (Ar), chì anu un puntu d'ebullizione trà l'azotu è l'ossigenu (-195,8).°C per nitrogenu, -183°C per l'ossigenu, è -185,7°C per argon), hè recullatu in sezzioni specifiche di a colonna.

Distillazione frazionaria: In a colonna di distillazione, l'aria liquida s'evapora è si condensa à diverse temperature, è l'argon hè efficacemente separatu. L'argon separatu hè allora cullatu è purificatu più.

Purificazione di Argon:

A distillazione criogenica dà generalmente argon cù purezza sopra u 99%. Per certe applicazioni (per esempiu, in l'industria di l'elettronica o di trasfurmazioni di materiali high-end), una purificazione ulteriore pò esse dumandata usendu adsorbenti (cum'è carbone attivatu o sieves molecolari) per sguassà impurità traccia cum'è nitrogenu è ossigenu.

Adsorption Swing Pressure (PSA)

Pressure Swing Adsorption (PSA) hè un altru mètudu per generà argon, adattatu per a produzzione in scala più chjuca. Stu metudu separa l'argon da l'aria utilizendu e diverse caratteristiche di adsorption di diversi gasi nantu à materiali cum'è crivelli moleculari.

Flussu di prucessu:

Torre di adsorbimentu: L'aria passa per una torre d'adsorzione piena di crivelli molecolari, induve l'azotu è l'ossigenu sò fortemente adsorbiti da i sieves molecolari, mentre chì i gasi inerti cum'è l'argon ùn sò micca adsorbiti, chì permettenu di separà da u nitrogenu è l'ossigenu.

Adsorbimentu è Desorbimentu: Duranti un ciclu, a torre di adsorption adsorbe prima l'azotu è l'ossigenu da l'aria sottu pressione alta, mentre chì l'argon scorri per l'outlet di a torre. Dopu, riducendu a pressione, l'azotu è l'ossigenu desorbenu da i taglii molecolari, è a capacità di adsorzione di a torre di adsorzione hè restaurata da a regenerazione di swing di pressione.

Ciclu Multi-Torre: Di genere, parechje torre di adsorption sò usate alternativamente—unu per l'adsorption mentre l'altru hè in desorption—chì permette a pruduzzione cuntinua.

U vantaghju di u metudu PSA hè chì hà una cunfigurazione più simplice è i costi operativi più bassi, ma a purità di l'argon pruduciutu hè generalmente più bassa di quella di a distillazione criogenica. Hè adattatu per situazioni cù una dumanda di argon più bassa.

Purificazione di Argon

Sia cù distillazione criogenica o PSA, l'argon generatu generalmente cuntene picculi quantità di ossigenu, nitrogenu o vapor d'acqua. Per migliurà a purità di l'argon, più passi di purificazione sò tipicamenti necessarii:

Condensazione di impurità: Ulteriore rinfrescante di l'argon per cundensà è separà alcune impurità.

Adsorzione Molecular Sieve: Aduprendu adsorbers di tagliu moleculare d'alta efficienza per sguassà tracce di nitrogenu, ossigenu o vapor d'acqua. I taglii moleculari anu dimensioni di pori specifichi chì ponu adsorbe selettivamente certe molécule di gas.

Tecnulugia di separazione di membrana: In certi casi, a tecnulugia di a membrana di separazione di gas pò esse usata per separà i gasi basati nantu à a permeazione selettiva, rinfurzendu ancu a purità di l'argon.

Precauzioni per a Produzione di Argon in situ

Misure di sicurezza:

Periculu criogenicu: Argon liquidu hè estremamente friddu, è u cuntattu direttu cun ellu deve esse evitata per prevene u frostbite. L'operatori duveranu portà vestiti protettivi criogenichi specializati, guanti è occhiali.

Periculu d'asfissia: L'argon hè un gasu inerte è pò spustà l'ossigenu. In spazii chjusi, a fuga d'argon pò purtà à una diminuzione di i livelli di l'ossigenu, risultatu in asfissia. Per quessa, i zoni induve l'argon hè pruduciutu è almacenatu deve esse ben ventilati, è i sistemi di surviglianza di l'ossigenu devenu esse stallati.

Manutenzione di l'equipaggiu:

Controlu di pressione è temperatura: L'equipaggiu di produzzione di Argon richiede un cuntrollu strettu di a pressione è a temperatura, in particulare in a colonna di distillazione criogenica è e torri di adsorption. L'equipaggiu deve esse inspeccionatu regularmente per assicurà chì tutti i paràmetri sò in intervalli normali.

Prevenzione di fughe: Siccomu u sistema di l'argon opera sottu pressione alta è bassa temperatura, l'integrità di u sigellu hè cruciale. I pipelines di gas, i giunti è i valvuli sò da esse verificati periodicamente per prevene perdite di gas.

Controlu di Purità di Gas:

Surveillance de précision : A purità di l'argon necessaria varieghja secondu l'applicazione. L'analizzatori di gasu deve esse usatu regularmente per verificà a purità di l'argon è assicurà chì u pruduttu risponde à i standard industriali.

Gestione di impurità: In particulare, in a distillazione criogenica, a separazione di l'argon pò esse affettata da u disignu di a colonna di distillazione, e cundizioni operative è l'efficacità di rinfrescante. Purificazione ulteriore pò esse necessariu secondu l'usu finali di l'argon (per esempiu, l'argon di purità ultra-alta per l'industria elettronica).

Gestione di l'efficienza energetica:

Cunsumu d'energia: A distillazione criogenica hè intensiva in energia, per quessa, si deve esse fatte sforzi per ottimisà i prucessi di rinfrescamentu è di compressione per minimizzà a perdita di energia.

Recuperazione di u calore residuale: I moderni impianti di produzzione di argon spessu utilizanu sistemi di ricuperazione di u calore di scarti per ricuperà l'energia fredda prodotta durante u prucessu di distillazione criogenica, migliurà l'efficienza energetica generale.

In a pruduzzione industriale, l'argon dipende principalmente da a distillazione criogenica è i metudi di adsorption swing di pressione. A distillazione criogenica hè largamente usata per pruduzzione di argon à grande scala per via di a so capacità di furnisce argon di purità più altu. Una attenzione speciale hè necessaria durante a pruduzzione per assicurà a sicurezza, u mantenimentu di l'equipaggiu, u cuntrollu di a purità di u gasu è a gestione di l'efficienza energetica.