Аргон (AR) Металлургия, дәнекерлеу, химия өнеркәсібі және басқа да салаларда кеңінен қолданылатын сирек кездесетін газ. Аргонның өндірісі негізінен әр түрлі газ компоненттерін ауада бөлуге сенеді, өйткені атмосферадағы аргонның шоғырлануы шамамен 0,93% құрайды. Өнеркәсіптік аргон өндірісінің екі негізгі әдісі криогенді дистилляция және қысымның өзгеруіне арналған адсорбция (PSA).

Криогендік айдау

Криогенді дистилляция - бұл саладағы аргон бөлудің ең көп қолданылатын әдісі. Бұл әдіс ауадағы түрлі газ компоненттерінің қайнау бөлігіндегі айырмашылықтарды пайдаланады, ауаны аз температурада сұйытады және газдарды айдау бағанымен бөледі.

Процесс ағыны:

Ауаны алдын-ала емдеу: Біріншіден, ауа сығылған және бастапқыда ылғал мен көмірқышқыл газын алу үшін салқындатылған. Бұл қадам, әдетте, ылғал мен қоспаларды кетіру үшін кептіргіш (CD) немесе молекулалық елек адсорын пайдалану арқылы қол жеткізіледі.

Ауаны қысу және салқындату: Кептіруден кейін ауа қысымның бірнеше мегапаскалдарына қысылып, содан кейін ауа температурасын сұйылту нүктесіне жақын жеткізу үшін салқындату құрылғысы (мысалы, ауа салқындатқыш) арқылы салқындатылады. Бұл процесс ауа температурасын -170 дейін төмендетеді°C to -180°C.

Air сұйылтқышы: Салқындатылған ауа кеңейту клапанынан өтеді және криогенді дистилляция бағанына кіреді. Ауадағы компоненттер біртіндеп бағанда бағанда, қайнаған жерлерде бөлінеді. Азот (n₂) және оттегі (о)₂Төменгі температурада, ал аргон (AR), азот пен оттегі арасында қайнау температурасы бар (-195.8)°Сот үшін c, -183°Оттегі үшін c және -185.7°Argon үшін c) бағанның нақты бөлімдерінде жиналады.

Фракциялық айдау: Дистилляция бағанында сұйық ауа әр түрлі температурада буланып, конденсацияланады, ал аргон тиімді бөлінеді. Бөлінген аргон жиналады және одан әрі тазартылады.

Аргонды тазарту:

Криогенді дистилляция, әдетте, аргонды 99% -дан жоғары сіңіреді. Белгілі бір қосымшалар үшін (мысалы, электроника саласындағы немесе жоғары деңгейлі материалдарды өңдеу), одан әрі тазарту азот пен оттегі сияқты микроэлементтерді алу үшін қосымша тазарту қажет болуы мүмкін.

Қысымды бұрау адсорбциясы (PSA)

Қысым тербелісі adsorction (PSA) - аргонды өндірудің тағы бір әдісі, кішігірім өндіріске жарамды. Бұл әдіс Аргонды ауада әр түрлі газдардың әр түрлі адсорбция сипаттамаларын, мысалы, молекулалық игіліктер сияқты бөледі.

Процесс ағыны:

Мұнарасы адсорбциясы: Ауа молекулалық аралармен толтырылған адсорбция мұнарасынан өтеді, мұнда азот пен оттегі молекулалық игіліктермен үйлеседі, ал аргон сияқты инертті газдар олардан азот пен оттегінен бөлуге мүмкіндік береді.

Адсорбция және десорбция: Бір цикл кезінде адсорбция мұнарасы алдымен азот пен оттегін жоғары қысыммен ауадан жоғары қысыммен қабылдайды, ал аргон мұнараның шығысында ағып кетеді. Содан кейін, қысымның, азот пен оттегін молекулалық аралардан азот пен оттегі азайтып, адсорбция мұнарасының адсорбция сыйымдылығы қысымның регенерациясы арқылы қалпына келтіріледі.

Көп мұнаралы цикл: Әдетте, бірнеше адсорбциялық мұнаралар кезектесіп қолданылады—біреуі адсорбция үшін, ал екіншісі десорбцияда—Үздіксіз өндіріске мүмкіндік береді.

PSA әдісінің артықшылығы - бұл қарапайым қондырғы және пайдалану шығындары аз, бірақ өндірілген аргонды тазалық криогенді дистилляциядан гөрі төмен. Бұл аргон сұранысы төмен жағдайлар үшін қолайлы.

Аргонды тазарту

Криогендік дистилляцияны немесе PSA-ны қолдану, құрылған аргон, әдетте, азот, азот немесе су буының аз мөлшері бар. Аргонның тазалығын жақсарту үшін, одан әрі тазарту қадамдары қажет:

Қоспалардың конденсациясы: Аргонның одан әрі салқындатуы кейбір қоспаларды бөліп, бөліп алуға.

Молекулалық елек адсорбциясы: Азотпен, оттегінің немесе су буының бақылау мөлшерін алу үшін жоғары тиімділігі жоғары молекулалық адсорбарларды пайдалану. Молекулалық Sixes-те белгілі бір газ молекулаларын таңдай алатын ерекше тегтер бар.

Мембрананың бөліну технологиясы: Кейбір жағдайларда газ бөлудің мембраналық технологиясын таңқаларлық қондырғы негізінде бөлу үшін қолдануға болады, ал аргонның тазалығын одан әрі жақсарту.

Аргон өндірісі бойынша сақтық шаралары

Қауіпсіздік шаралары:

Криогендік қауіп: Сұйық аргон Өте суық, және аязды болдырмау үшін онымен тікелей байланыста болу керек. Операторлар арнайы криогендік қорғаныс киімдерін, қолғап пен көзілдірік киюі керек.

Асфиксия қаупі: Аргон - инертті газ және оттегін ығыстыра алады. Қорған оралған кеңістіктерде аргонның ағуы оттегінің төмендеуіне әкелуі мүмкін, нәтижесінде асфиксия тудырады. Сондықтан, аргон өндірілетін және сақталатын жерлер жақсы желдетілетін болуы керек, ал оттегі мониторинг жүйелері орнатылуы керек.

Жабдықты техникалық қызмет көрсету:

Қысым және температураны бақылау: Аргон өндірістік жабдықтары қысымды және температураны қатаң бақылауды қажет етеді, әсіресе криогенді дистилляция бағанында және адсорбция мұнараларында. Барлық параметрлерді барлық параметрлердің қалыпты ауқымдарда ұстау үшін үнемі тексеріп отыру керек.

Ағып кетудің алдын-алу: Аргондық жүйе жоғары қысыммен және төмен температурада жұмыс істейді, мульдерге мінсіздігі өте маңызды. Газ құбырлары, буындар және клапандар газдың ағып кетуіне жол бермеу үшін мерзімді түрде тексерілуі керек.

Газ тазалағышты бақылау:

Дәлдік бақылау: Аргонның тазалығы қолданысқа байланысты өзгеріп отырады. Газ анализаторлары аргонның тазалығын тексеру үшін үнемі қолданылып отыруы керек және өнімнің өндірістік стандарттарға сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін үнемі қолданылуы керек.

Желілік басқару: Атап айтқанда, криогендік дистилляцияда аргонды бөлшектеу дистилляциялық бағанның дизайны, жұмыс шарттары және салқындату тиімділігі әсер етуі мүмкін. Аргонның соңғы қолданылуына байланысты одан әрі тазарту қажет болуы мүмкін (E.G., электроника өнеркәсібіне арналған ультра-жоғары тазалық).

Энергия тиімділігін басқару:

Энергияны тұтыну: Криогенді дистилляция энергияны қажет ететін, сондықтан энергия шығынын азайту үшін салқындату және сығымдау процестерін оңтайландыру үшін күш салу керек.

Жылуды қалпына келтіру: Қазіргі заманғы аргон өндіретін қондырғылар көбінесе криогенді дистилляция процесінде өндірілген суық энергияны қалпына келтіру үшін ысырапты қалпына келтіру жүйелерін пайдаланады, бұл жалпы энергия тиімділігін арттырады.

Өнеркәсіптік өндірісте аргон, ең алдымен, криогендік айдауға және қысымның қозғалуының әдістеріне байланысты. Криогенді дистилляция кеңінен қолданылады Аргонның ауқымды өндірісі Аргонның жоғары тазалығын қамтамасыз ету мүмкіндігіне байланысты. Өндірісте қауіпсіздік, жабдықтарға техникалық қызмет көрсету, газды тазалауды және энергия тиімділігін басқаруды қамтамасыз ету үшін ерекше көңіл бөлінеді.