Argon (Ar) is in seldsum gas in soad brûkt yn metallurgy, welding, gemyske yndustry, en oare fjilden. De produksje fan argon is benammen basearre op it skieden fan de ferskate gaskomponinten yn 'e loft, om't de konsintraasje fan argon yn 'e sfear sa'n 0,93% is. De twa primêre metoaden foar yndustriële argonproduksje binne Cryogenic Distillation en Pressure Swing Adsorption (PSA).

Kryogenyske destillaasje

Kryogenyske destillaasje is de meast brûkte metoade foar argonskieding yn 'e yndustry. Dizze metoade brûkt de ferskillen yn kookpunten fan ferskate gaskomponinten yn 'e loft, makket de loft floeiber by lege temperatueren en skiedt de gassen troch in destillaasjekolom.

Proses Flow:

Lucht foarbehanneling: Earst wurdt de loft komprimearre en yn earste ynstânsje kuolle om focht en koalstofdiokside te ferwiderjen. Dizze stap wurdt typysk berikt troch it brûken fan in droeger (CD) of molekulêre sieve-adsorber om focht en ûnreinheden te ferwiderjen.

Luchtkompresje en koeling: Nei it droegjen wurdt de loft komprimearre ta ferskate megapascals fan druk, en dan ôfkuolle troch in koelapparaat (bygelyks in luchtkoeler) om de lofttemperatuer ticht by it liquefaksjepunt te bringen. Dit proses ferleget de lofttemperatuer nei -170°C oant -180°C.

Air Liquefaction: De koele lucht giet troch in útwreidingsklep en komt yn in kryogene destillaasjekolom. De komponinten yn 'e loft wurde stadichoan skieden binnen de kolom basearre op har siedpunten. Nitrogen (N₂) en soerstof (O₂) wurde by legere temperatueren skieden, wylst argon (Ar), in siedpunt hawwe tusken stikstof en soerstof (-195,8)°C foar stikstof, -183°C foar soerstof, en -185,7°C foar argon), wurdt sammele yn spesifike seksjes fan 'e kolom.

Fraksjonele destillaasje: Yn 'e destillaasjekolom ferdampt floeibere loft en kondinsearret by ferskate temperatueren, en argon wurdt effektyf skieden. De skieden argon wurdt dan sammele en fierder suvere.

Argon suvering:

Kryogenyske destillaasje leveret yn 't algemien argon mei suverens boppe 99%. Foar bepaalde tapassingen (bygelyks yn 'e elektroanika-yndustry as heechweardige materiaalferwurking), kin fierdere suvering nedich wêze mei adsorbenten (lykas aktive koalstof of molekulêre sieves) om spoarûnsuverheden lykas stikstof en soerstof te ferwiderjen.

Pressure Swing Adsorption (PSA)

Pressure Swing Adsorption (PSA) is in oare metoade foar it generearjen fan argon, geskikt foar lytsskalige produksje. Dizze metoade skiedt argon fan 'e loft troch de ferskate adsorpsjonele eigenskippen fan ferskate gassen te brûken op materialen lykas molekulêre sieves.

Proses Flow:

Adsorption Tower: De lucht giet troch in adsorpsjonstoer fol mei molekulêre sieves, wêrby't stikstof en soerstof sterk opnomd wurde troch de molekulêre sieves, wylst inerte gassen lykas argon net wurde opnomd, wêrtroch't se har skieden fan stikstof en soerstof.

Adsorpsje en desorpsje: Tidens ien syklus adsorbearret de adsorpsjonstoer earst stikstof en soerstof út 'e loft ûnder hege druk, wylst argon troch de útgong fan 'e toer útkomt. Dan, troch it ferminderjen fan de druk, stikstof en soerstof desorb út de molekulêre sieves, en de adsorption toer syn adsorption kapasiteit wurdt werombrocht troch druk swing regeneraasje.

Multi-Tower Cycle: Typysk wurde meardere adsorpsjonstuorren ôfwikseljend brûkt—ien foar adsorpsje wylst de oare yn desorpsje is—wêrtroch trochgeande produksje.

It foardiel fan 'e PSA-metoade is dat it in ienfâldiger opset en legere bedriuwskosten hat, mar de suverens fan it produsearre argon is oer it generaal leger as dy fan kryogene destillaasje. It is geskikt foar situaasjes mei legere argon fraach.

Argon suvering

Oft it brûken fan kryogene destillaasje of PSA, it generearre argon befettet normaal lytse hoemannichten soerstof, stikstof, of wetterdamp. Om de suverens fan argon te ferbetterjen binne fierdere suveringsstappen typysk fereaske:

Kondensaasje fan ûnreinheden: Fierdere koeling fan 'e argon om te kondinsearjen en wat ûnreinheden te skieden.

Molekulêre sieve adsorpsje: Mei help fan hege-effisjinsje molekulêre sieve adsorbers te ferwiderjen spoar bedraggen fan stikstof, soerstof, of wetterdamp. Molekulêre sieves hawwe spesifike poriegrutte dy't selektyf bepaalde gasmolekulen kinne adsorbearje.

Membraan skieding Technology: Yn guon gefallen kin gasskiedingsmembraantechnology brûkt wurde om gassen te skieden op basis fan selektive permeaasje, wat de suverens fan argon fierder ferbettert.

Foarsoarchsmaatregels foar On-Site Argon Production

Feiligensmaatregels:

Kryogenysk gefaar: Flüssige argon is ekstreem kâld, en direkt kontakt mei it moat foarkommen wurde om frostbite te foarkommen. Operators moatte spesjale kryogenyske beskermjende klean, wanten en bril drage.

Gevaar foar ferstikking: Argon is in inert gas en kin soerstof ferfange. Yn sletten romten kin argonlekkage liede ta in fermindering fan soerstofnivo's, wat resulteart yn fersmoarging. Dêrom moatte gebieten wêr't argon wurdt produsearre en opslein goed fentilearre wurde, en soerstofmonitorsystemen moatte wurde ynstalleare.

Underhâld fan apparatuer:

Druk en temperatuerkontrôle: Argonproduksjeapparatuer fereasket strikte kontrôle fan druk en temperatuer, benammen yn 'e kryogene destillaasjekolom en adsorpsjonstuorren. Apparatuer moat regelmjittich ynspekteare wurde om te soargjen dat alle parameters binnen normale berik binne.

Lekprevinsje: Sûnt it argon systeem wurket ûnder hege druk en lege temperatueren, seal yntegriteit is krúsjaal. Gaspipelines, gewrichten en kleppen moatte periodyk wurde kontrolearre om gaslekken te foarkommen.

Gasreinenskontrôle:

Precision Monitoring: De fereaske suverens fan argon ferskilt ôfhinklik fan 'e applikaasje. Gasanalysators moatte regelmjittich wurde brûkt om de suverens fan 'e argon te kontrolearjen en te garandearjen dat it produkt foldocht oan yndustriële noarmen.

Unreinensbehear: Benammen yn kryogene destillaasje kin de skieding fan argon wurde beynfloede troch it ûntwerp fan de destillaasjekolom, bedriuwsbetingsten en koeleffektiviteit. Fierdere suvering kin nedich wêze ôfhinklik fan it definitive gebrûk fan argon (bygelyks, ultra-hege suverens argon foar de elektroanyske yndustry).

Enerzjy-effisjinsjebehear:

Enerzjyferbrûk: Kryogenyske destillaasje is enerzjy-yntinsyf, dus moatte ynspanningen dien wurde om koel- en kompresjeprosessen te optimalisearjen om enerzjyferlies te minimalisearjen.

Waste Heat Recovery: Moderne argonproduksjefoarsjenningen brûke faak systemen foar herwinning fan ôffalwaarmte om de kâlde enerzjy te herstellen dy't produsearre is tidens it kryogene destillaasjeproses, en ferbetterje de totale enerzjy-effisjinsje.

Yn yndustriële produksje is argon foaral ôfhinklik fan kryogenyske destillaasje en drukswingadsorpsjemetoaden. Kryogenyske destillaasje wurdt in protte brûkt foar grutskalige argon produksje troch syn fermogen om hegere suverens argon te leverjen. Spesjaal omtinken is nedich by produksje om feiligens, ûnderhâld fan apparatuer, kontrôle fan gassuverens en behear fan enerzjy-effisjinsje te garandearjen.