Argono (Ar) estas malofta gaso vaste uzata en metalurgio, veldado, kemiaj industrioj kaj aliaj kampoj. La produktado de argono plejparte dependas de apartigado de la malsamaj gaskomponentoj en la aero, ĉar la koncentriĝo de argono en la atmosfero estas ĉirkaŭ 0,93%. La du primaraj metodoj por industria argonproduktado estas Kriogena Distilado kaj Pressure Swing Adsorption (PSA).

Kriogena Distilado

Kriogena distilado estas la plej ofte uzita metodo por argonapartigo en industrio. Tiu metodo utiligas la diferencojn en bolpunktoj de diversaj gaskomponentoj en la aero, likvigas la aeron ĉe malaltaj temperaturoj, kaj apartigas la gasojn tra distilaĵkolono.

Proceza Fluo:

Aera Antaŭtraktado: Unue, la aero estas kunpremita kaj komence malvarmigita por forigi humidon kaj karbondioksidon. Ĉi tiu paŝo estas kutime atingita uzante sekigilon (KD) aŭ molekula kribril-adsorbilon por forigi humidon kaj malpuraĵojn.

Aera Kunpremo kaj Malvarmigo: Post sekiĝo, la aero estas kunpremita al pluraj megapaskaloj da premo, kaj tiam malvarmetigita tra malvarmiga aparato (ekz., aermalvarmigilo) por alporti la aertemperaturon proksime al sia likviĝpunkto. Ĉi tiu procezo malaltigas la aertemperaturon al -170°C ĝis -180°C.

Aera Likvigado: La malvarmigita aero pasas tra ekspansiovalvo kaj eniras kriogenan distiladkolonon. La komponentoj en la aero estas iom post iom apartigitaj ene de la kolono surbaze de siaj bolpunktoj. Nitrogeno (N₂) kaj oksigeno (O₂) estas apartigitaj ĉe pli malaltaj temperaturoj, dum argono (Ar), havante bolpunkton inter nitrogeno kaj oksigeno (-195,8).°C por nitrogeno, -183°C por oksigeno, kaj -185,7°C por argono), estas kolektita en specifaj sekcioj de la kolono.

Frakcia distilado: En la distila kolono, likva aero vaporiĝas kaj kondensiĝas je malsamaj temperaturoj, kaj argono estas efike apartigita. La disigita argono tiam estas kolektita kaj plue purigita.

Argonpurigo:

Kriogena distilado ĝenerale donas argonon kun pureco super 99%. Por certaj aplikoj (ekz., en la elektronika industrio aŭ lukskvalita materiala pretigo), plia purigo povas esti postulata uzante adsorbantojn (kiel ekzemple aktivkarbono aŭ molekulaj kribriloj) por forigi spurmalpuraĵojn kiel nitrogeno kaj oksigeno.

Premo-Svinga Adsorbado (PSA)

Pressure Swing Adsorption (PSA) estas alia metodo por generado de argono, taŭga por malgrand-skala produktado. Tiu metodo apartigas argonon de la aero utiligante la malsamajn adsorbadkarakterizaĵojn de diversaj gasoj sur materialoj kiel ekzemple molekulaj kribriloj.

Proceza Fluo:

Adsorba Turo: La aero pasas tra adsorbadturo plenigita kun molekulaj kribriloj, kie nitrogeno kaj oksigeno estas forte adsorbitaj per la molekulaj kribriloj, dum inertaj gasoj kiel argono ne estas adsorbitaj, permesante al ili apartiĝi de nitrogeno kaj oksigeno.

Adsorbado kaj Desorbado: Dum unu ciklo, la adsorba turo unue adsorbas nitrogenon kaj oksigenon de la aero sub alta premo, dum argono elfluas tra la ellasejo de la turo. Tiam, reduktante la premon, nitrogeno kaj oksigeno desorbiĝas de la molekulaj kribriloj, kaj la adsorbadkapacito de la adsorba turo estas restarigita per prema svinga regenerado.

Multi-Tura Ciklo: Tipe, multoblaj adsorbadturoj estas uzitaj alterne—unu por adsorbado dum la alia estas en malsorbado—permesante kontinuan produktadon.

La avantaĝo de la PSA-metodo estas ke ĝi havas pli simplan aranĝon kaj pli malaltajn funkciigadkostojn, sed la pureco de la produktita argono estas ĝenerale pli malalta ol tiu de kriogena distilado. Ĝi taŭgas por situacioj kun pli malalta argona postulo.

Argonpurigo

Ĉu uzante kriogenan distiladon aŭ PSA, la generita argono kutime enhavas malgrandajn kvantojn de oksigeno, nitrogeno aŭ akvovaporo. Por plibonigi la purecon de argono, pliaj purigŝtupoj estas tipe postulataj:

Kondensiĝo de Malpuraĵoj: Plia malvarmigo de la argono por kondensi kaj apartigi kelkajn malpuraĵojn.

Adsorbado de Molekula Kribrilo: Uzante alt-efikecajn molekulajn kribrilojn adsorbilojn por forigi spurkvantojn de nitrogeno, oksigeno aŭ akvovaporo. Molekulaj kribriloj havas specifajn porajn grandecojn kiuj povas selekteme adsorbi certajn gasmolekulojn.

Membrana Apartiga Teknologio: En kelkaj kazoj, gasa apartiga membranteknologio povas esti uzata por apartigi gasojn bazitajn sur selektema trapenetro, plue plibonigante la purecon de argono.

Antaŭzorgoj por Sur-Eja Argona Produktado

Sekurecaj Rimedoj:

Kriogena Danĝero: Likva argono estas ekstreme malvarma, kaj rekta kontakto kun ĝi devus esti evitita por malhelpi frosto. Funkciistoj devus porti specialiĝintajn kriogenajn protektajn vestaĵojn, gantojn kaj okulvitrojn.

Sufoka Danĝero: Argono estas inerta gaso kaj povas delokigi oksigenon. En enfermitaj spacoj, argona elfluo povas konduki al malkresko de oksigenniveloj, rezultigante sufokadon. Tial, areoj kie argono estas produktita kaj stokita devas esti bone ventolitaj, kaj oksigenaj monitoradsistemoj devus esti instalitaj.

Prizorgado de Ekipaĵo:

Kontrolo de Premo kaj Temperaturo: Argonprodukta ekipaĵo postulas striktan kontrolon de premo kaj temperaturo, precipe en la kriogena distiladkolono kaj adsorbaj turoj. Ekipaĵo devas esti regule inspektita por certigi, ke ĉiuj parametroj estas ene de normalaj intervaloj.

Preventado de Liko: Ĉar la argonsistemo funkcias sub alta premo kaj malaltaj temperaturoj, sigelintegreco estas decida. Gasduktoj, juntoj kaj valvoj devus esti periode kontrolitaj por malhelpi gasligojn.

Kontrolo de Pureco de Gaso:

Preciza Monitorado: La pureco de argono postulata varias depende de la apliko. Gasanaliziloj devas esti uzataj regule por kontroli la purecon de la argono kaj certigi, ke la produkto plenumas industriajn normojn.

Administrado de Malpuraĵoj: Aparte, en kriogena distilado, la apartigo de argono povas esti trafita per la distila kolondezajno, funkciigadkondiĉoj, kaj malvarmiga efikeco. Plia purigo povas esti necesa depende de la fina uzo de argono (ekz., ultra-alta pureca argono por la elektronika industrio).

Administrado de Energiefikeco:

Energia Konsumo: Kriogena distilado estas energi-intensa, do klopodoj devas esti faritaj por optimumigi malvarmigajn kaj kunpremajn procezojn por minimumigi energiperdon.

Malŝpara Varmo-Reakiro: Modernaj argonaj produktadinstalaĵoj ofte utiligas malŝparvarmecan normaligsistemojn por reakiri la malvarman energion produktitan dum la kriogena distiladprocezo, plibonigante totalan energiefikecon.

En industria produktado, argono ĉefe dependas de kriogena distilado kaj premsvingadsorbadmetodoj. Kriogena distilado estas vaste uzata por grandskala argonproduktado pro ĝia kapablo disponigi pli altan purecan argonon. Speciala atento estas postulata dum produktado por certigi sekurecon, ekipaĵan prizorgadon, gaspureckontrolon kaj energiefikecadministradon.