ആർഗോൺ (ആർ) മെറ്റലർജി, വെൽഡിംഗ്, കെമിക്കൽ വ്യവസായങ്ങൾ, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന അപൂർവ വാതകമാണ്. ആർഗോണിൻ്റെ ഉത്പാദനം പ്രധാനമായും വായുവിലെ വിവിധ വാതക ഘടകങ്ങളെ വേർതിരിക്കുന്നതിനെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു, കാരണം അന്തരീക്ഷത്തിലെ ആർഗോണിൻ്റെ സാന്ദ്രത ഏകദേശം 0.93% ആണ്. വ്യാവസായിക ആർഗോൺ ഉൽപാദനത്തിനുള്ള രണ്ട് പ്രാഥമിക രീതികൾ ക്രയോജനിക് ഡിസ്റ്റിലേഷൻ, പ്രഷർ സ്വിംഗ് അഡ്‌സോർപ്ഷൻ (PSA) എന്നിവയാണ്.

ക്രയോജനിക് ഡിസ്റ്റിലേഷൻ

വ്യവസായത്തിൽ ആർഗോൺ വേർതിരിക്കുന്നതിന് ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയാണ് ക്രയോജനിക് വാറ്റിയെടുക്കൽ. ഈ രീതി വായുവിലെ വിവിധ വാതക ഘടകങ്ങളുടെ തിളയ്ക്കുന്ന പോയിൻ്റുകളിലെ വ്യത്യാസങ്ങൾ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു, താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ വായുവിനെ ദ്രവീകരിക്കുന്നു, ഒരു വാറ്റിയെടുക്കൽ നിരയിലൂടെ വാതകങ്ങളെ വേർതിരിക്കുന്നു.

പ്രക്രിയയുടെ ഒഴുക്ക്:

എയർ പ്രീ-ട്രീറ്റ്മെൻ്റ്: ആദ്യം, ഈർപ്പവും കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡും നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി വായു കംപ്രസ് ചെയ്യുകയും തുടക്കത്തിൽ തണുപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈർപ്പവും മാലിന്യങ്ങളും നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി ഡ്രയർ (സിഡി) അല്ലെങ്കിൽ മോളിക്യുലാർ സീവ് അഡ്‌സോർബർ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഈ ഘട്ടം സാധാരണയായി കൈവരിക്കുന്നത്.

എയർ കംപ്രഷൻ ആൻഡ് കൂളിംഗ്: ഉണങ്ങിയ ശേഷം, വായു നിരവധി മെഗാപാസ്കൽ മർദ്ദത്തിലേക്ക് കംപ്രസ് ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് ഒരു തണുപ്പിക്കൽ ഉപകരണത്തിലൂടെ (ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു എയർ കൂളർ) തണുപ്പിച്ച് വായുവിൻ്റെ താപനിലയെ അതിൻ്റെ ദ്രവീകരണ പോയിൻ്റിലേക്ക് അടുപ്പിക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയ വായുവിൻ്റെ താപനില -170 ആയി കുറയ്ക്കുന്നു°സി മുതൽ -180 വരെ°സി.

വായു ദ്രവീകരണം: തണുപ്പിച്ച വായു ഒരു വിപുലീകരണ വാൽവിലൂടെ കടന്നുപോകുകയും ഒരു ക്രയോജനിക് ഡിസ്റ്റിലേഷൻ കോളത്തിൽ പ്രവേശിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. വായുവിലെ ഘടകങ്ങൾ അവയുടെ തിളയ്ക്കുന്ന പോയിൻ്റുകളുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ നിരയ്ക്കുള്ളിൽ ക്രമേണ വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു. നൈട്രജൻ (എൻ₂) ഓക്സിജനും (O₂) താഴ്ന്ന ഊഷ്മാവിൽ വേർതിരിക്കപ്പെടുന്നു, അതേസമയം നൈട്രജനും ഓക്സിജനും (-195.8) തമ്മിലുള്ള തിളപ്പിക്കൽ പോയിൻ്റുള്ള ആർഗോൺ (Ar).°സി നൈട്രജൻ, -183°സി ഓക്സിജൻ, കൂടാതെ -185.7°ആർഗോണിനുള്ള സി), നിരയുടെ പ്രത്യേക വിഭാഗങ്ങളിൽ ശേഖരിക്കുന്നു.

ഫ്രാക്ഷണൽ ഡിസ്റ്റിലേഷൻ: വാറ്റിയെടുക്കൽ നിരയിൽ, ദ്രാവക വായു ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുകയും വ്യത്യസ്ത താപനിലകളിൽ ഘനീഭവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ആർഗോൺ ഫലപ്രദമായി വേർതിരിക്കുന്നു. വേർതിരിച്ച ആർഗോൺ പിന്നീട് ശേഖരിക്കപ്പെടുകയും കൂടുതൽ ശുദ്ധീകരിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.

ആർഗോൺ ശുദ്ധീകരണം:

ക്രയോജനിക് വാറ്റിയെടുക്കൽ സാധാരണയായി 99% ത്തിൽ കൂടുതൽ ശുദ്ധിയുള്ള ആർഗോൺ നൽകുന്നു. ചില ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് (ഉദാ. ഇലക്ട്രോണിക്സ് വ്യവസായത്തിലോ ഹൈ-എൻഡ് മെറ്റീരിയൽ പ്രോസസ്സിംഗിലോ), നൈട്രജൻ, ഓക്സിജൻ തുടങ്ങിയ മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനായി അഡ്‌സോർബൻ്റുകൾ (ആക്ടിവേറ്റഡ് കാർബൺ അല്ലെങ്കിൽ മോളിക്യുലാർ അരിപ്പ പോലുള്ളവ) ഉപയോഗിച്ച് കൂടുതൽ ശുദ്ധീകരണം ആവശ്യമായി വന്നേക്കാം.

പ്രഷർ സ്വിംഗ് അഡോർപ്ഷൻ (PSA)

പ്രഷർ സ്വിംഗ് അഡ്‌സോർപ്‌ഷൻ (PSA) ആണ് ആർഗോൺ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള മറ്റൊരു രീതി, ഇത് ചെറിയ തോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിന് അനുയോജ്യമാണ്. തന്മാത്രാ അരിപ്പ പോലുള്ള വസ്തുക്കളിൽ വിവിധ വാതകങ്ങളുടെ വ്യത്യസ്ത അഡോർപ്ഷൻ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ട് ഈ രീതി വായുവിൽ നിന്ന് ആർഗോണിനെ വേർതിരിക്കുന്നു.

പ്രക്രിയയുടെ ഒഴുക്ക്:

അഡോർപ്ഷൻ ടവർ: തന്മാത്രാ അരിപ്പകൾ നിറഞ്ഞ ഒരു അസോർപ്ഷൻ ടവറിലൂടെ വായു കടന്നുപോകുന്നു, അവിടെ നൈട്രജനും ഓക്സിജനും തന്മാത്രാ അരിപ്പകളാൽ ശക്തമായി ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നു, അതേസമയം ആർഗോൺ പോലുള്ള നിഷ്ക്രിയ വാതകങ്ങൾ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നില്ല, ഇത് നൈട്രജനിൽ നിന്നും ഓക്സിജനിൽ നിന്നും വേർപെടുത്താൻ അനുവദിക്കുന്നു.

അഡോർപ്ഷനും ഡിസോർപ്ഷനും: ഒരു സൈക്കിളിൽ, അഡോർപ്ഷൻ ടവർ ആദ്യം ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിൽ വായുവിൽ നിന്ന് നൈട്രജനും ഓക്സിജനും ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു, അതേസമയം ആർഗോൺ ടവറിൻ്റെ ഔട്ട്ലെറ്റിലൂടെ പുറത്തേക്ക് ഒഴുകുന്നു. തുടർന്ന്, മർദ്ദം കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെ, തന്മാത്രാ അരിപ്പകളിൽ നിന്ന് നൈട്രജനും ഓക്സിജനും ശോഷിക്കുകയും, പ്രഷർ സ്വിംഗ് റീജനറേഷനിലൂടെ അഡോർപ്ഷൻ ടവറിൻ്റെ അഡ്സോർപ്ഷൻ ശേഷി പുനഃസ്ഥാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

മൾട്ടി-ടവർ സൈക്കിൾ: സാധാരണഗതിയിൽ, ഒന്നിലധികം അഡോർപ്ഷൻ ടവറുകൾ മാറിമാറി ഉപയോഗിക്കുന്നു—ഒന്ന് ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുമ്പോൾ മറ്റൊന്ന് ഡിസോർപ്ഷനിലാണ്—തുടർച്ചയായ ഉത്പാദനം അനുവദിക്കുന്നു.

പിഎസ്എ രീതിയുടെ പ്രയോജനം, ഇതിന് ലളിതമായ സജ്ജീകരണവും കുറഞ്ഞ പ്രവർത്തനച്ചെലവുമുണ്ട്, എന്നാൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന ആർഗോണിൻ്റെ പരിശുദ്ധി സാധാരണയായി ക്രയോജനിക് വാറ്റിയെടുത്തതിനേക്കാൾ കുറവാണ്. കുറഞ്ഞ ആർഗോൺ ഡിമാൻഡ് ഉള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഇത് അനുയോജ്യമാണ്.

ആർഗോൺ ശുദ്ധീകരണം

ക്രയോജനിക് ഡിസ്റ്റിലേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ പിഎസ്എ ഉപയോഗിച്ചാലും, ജനറേറ്റഡ് ആർഗോണിൽ സാധാരണയായി ചെറിയ അളവിൽ ഓക്സിജൻ, നൈട്രജൻ അല്ലെങ്കിൽ ജലബാഷ്പം അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ആർഗോണിൻ്റെ പരിശുദ്ധി മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന്, കൂടുതൽ ശുദ്ധീകരണ ഘട്ടങ്ങൾ സാധാരണയായി ആവശ്യമാണ്:

മാലിന്യങ്ങളുടെ ഘനീഭവിക്കൽ: ചില മാലിന്യങ്ങളെ ഘനീഭവിപ്പിക്കാനും വേർതിരിക്കാനും ആർഗോണിൻ്റെ കൂടുതൽ തണുപ്പിക്കൽ.

മോളിക്യുലാർ സീവ് അഡോർപ്ഷൻ: നൈട്രജൻ, ഓക്സിജൻ, അല്ലെങ്കിൽ ജല നീരാവി എന്നിവയുടെ അളവ് നീക്കം ചെയ്യാൻ ഉയർന്ന ദക്ഷതയുള്ള മോളിക്യുലാർ സീവ് അഡ്‌സോർബറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. തന്മാത്രാ അരിപ്പകൾക്ക് പ്രത്യേക സുഷിരങ്ങൾ ഉണ്ട്, അത് ചില വാതക തന്മാത്രകളെ തിരഞ്ഞെടുത്ത് ആഗിരണം ചെയ്യാൻ കഴിയും.

മെംബ്രൺ വേർതിരിക്കൽ സാങ്കേതികവിദ്യ: ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ, ഗ്യാസ് സെപ്പറേഷൻ മെംബ്രൺ ടെക്നോളജി സെലക്ടീവ് പെർമിയേഷൻ അടിസ്ഥാനമാക്കി വാതകങ്ങളെ വേർതിരിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാം, ഇത് ആർഗോണിൻ്റെ പരിശുദ്ധി കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

ഓൺ-സൈറ്റ് ആർഗോൺ ഉൽപ്പാദനത്തിനുള്ള മുൻകരുതലുകൾ

സുരക്ഷാ നടപടികൾ:

ക്രയോജനിക് അപകടം: ലിക്വിഡ് ആർഗോൺ ഇത് വളരെ തണുപ്പാണ്, മഞ്ഞുവീഴ്ച തടയാൻ അതുമായി നേരിട്ടുള്ള സമ്പർക്കം ഒഴിവാക്കണം. ഓപ്പറേറ്റർമാർ പ്രത്യേക ക്രയോജനിക് സംരക്ഷണ വസ്ത്രങ്ങൾ, കയ്യുറകൾ, കണ്ണടകൾ എന്നിവ ധരിക്കണം.

ശ്വാസംമുട്ടൽ അപകടം: ആർഗോൺ ഒരു നിഷ്ക്രിയ വാതകമാണ്, ഓക്സിജനെ സ്ഥാനഭ്രഷ്ടനാക്കാൻ കഴിയും. അടച്ച സ്ഥലങ്ങളിൽ, ആർഗോൺ ചോർച്ച ഓക്സിജൻ്റെ അളവ് കുറയുന്നതിന് ഇടയാക്കും, ഇത് ശ്വാസംമുട്ടലിന് കാരണമാകും. അതിനാൽ, ആർഗോൺ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുകയും സംഭരിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന സ്ഥലങ്ങൾ നന്നായി വായുസഞ്ചാരമുള്ളതായിരിക്കണം, കൂടാതെ ഓക്സിജൻ നിരീക്ഷണ സംവിധാനങ്ങൾ സ്ഥാപിക്കുകയും വേണം.

ഉപകരണ പരിപാലനം:

മർദ്ദവും താപനില നിയന്ത്രണവും: ആർഗോൺ ഉൽപ്പാദന ഉപകരണങ്ങൾക്ക് സമ്മർദ്ദത്തിൻ്റെയും താപനിലയുടെയും കർശന നിയന്ത്രണം ആവശ്യമാണ്, പ്രത്യേകിച്ച് ക്രയോജനിക് ഡിസ്റ്റിലേഷൻ കോളം, അഡോർപ്ഷൻ ടവറുകൾ. എല്ലാ പാരാമീറ്ററുകളും സാധാരണ പരിധിക്കുള്ളിലാണെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ ഉപകരണങ്ങൾ പതിവായി പരിശോധിക്കണം.

ചോർച്ച തടയൽ: ഉയർന്ന മർദ്ദത്തിലും താഴ്ന്ന താപനിലയിലും ആർഗോൺ സിസ്റ്റം പ്രവർത്തിക്കുന്നതിനാൽ, മുദ്രയുടെ സമഗ്രത നിർണായകമാണ്. ഗ്യാസ് ചോർച്ച തടയാൻ ഗ്യാസ് പൈപ്പ് ലൈനുകൾ, സന്ധികൾ, വാൽവുകൾ എന്നിവ ഇടയ്ക്കിടെ പരിശോധിക്കണം.

ഗ്യാസ് പ്യൂരിറ്റി കൺട്രോൾ:

പ്രിസിഷൻ മോണിറ്ററിംഗ്: ആവശ്യമുള്ള ആർഗോണിൻ്റെ പരിശുദ്ധി ആപ്ലിക്കേഷനെ ആശ്രയിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു. ആർഗോണിൻ്റെ പരിശുദ്ധി പരിശോധിക്കുന്നതിനും ഉൽപ്പന്നം വ്യാവസായിക മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കുന്നതിനും ഗ്യാസ് അനലൈസറുകൾ പതിവായി ഉപയോഗിക്കണം.

അശുദ്ധി മാനേജ്മെൻ്റ്: പ്രത്യേകിച്ചും, ക്രയോജനിക് വാറ്റിയെടുക്കലിൽ, വാറ്റിയെടുക്കൽ നിരയുടെ രൂപകൽപ്പന, പ്രവർത്തന സാഹചര്യങ്ങൾ, തണുപ്പിക്കൽ ഫലപ്രാപ്തി എന്നിവയാൽ ആർഗോണിൻ്റെ വേർതിരിവ് ബാധിച്ചേക്കാം. ആർഗോണിൻ്റെ അന്തിമ ഉപയോഗത്തെ ആശ്രയിച്ച് കൂടുതൽ ശുദ്ധീകരണം ആവശ്യമായി വന്നേക്കാം (ഉദാ. ഇലക്ട്രോണിക് വ്യവസായത്തിനുള്ള അൾട്രാ-ഹൈ പ്യൂരിറ്റി ആർഗോൺ).

എനർജി എഫിഷ്യൻസി മാനേജ്മെൻ്റ്:

ഊർജ്ജ ഉപഭോഗം: ക്രയോജനിക് വാറ്റിയെടുക്കൽ ഊർജ്ജം-ഇൻ്റൻസീവ് ആണ്, അതിനാൽ ഊർജ്ജനഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നതിന് തണുപ്പിക്കൽ, കംപ്രഷൻ പ്രക്രിയകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാൻ ശ്രമിക്കണം.

മാലിന്യ ചൂട് വീണ്ടെടുക്കൽ: ക്രയോജനിക് വാറ്റിയെടുക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന തണുത്ത ഊർജ്ജം വീണ്ടെടുക്കുന്നതിന് ആധുനിക ആർഗോൺ ഉൽപ്പാദന സൗകര്യങ്ങൾ പലപ്പോഴും മാലിന്യ ചൂട് വീണ്ടെടുക്കൽ സംവിധാനങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് മൊത്തത്തിലുള്ള ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

വ്യാവസായിക ഉൽപ്പാദനത്തിൽ, ആർഗോൺ പ്രാഥമികമായി ക്രയോജനിക് വാറ്റിയെടുക്കൽ, മർദ്ദം സ്വിംഗ് അഡോർപ്ഷൻ രീതികൾ എന്നിവയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ക്രയോജനിക് വാറ്റിയെടുക്കൽ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു വലിയ തോതിലുള്ള ആർഗോൺ ഉത്പാദനം ഉയർന്ന പരിശുദ്ധി ആർഗോൺ നൽകാനുള്ള കഴിവ് കാരണം. സുരക്ഷ, ഉപകരണങ്ങളുടെ അറ്റകുറ്റപ്പണി, ഗ്യാസ് പ്യൂരിറ്റി നിയന്ത്രണം, ഊർജ്ജ കാര്യക്ഷമത മാനേജ്മെൻ്റ് എന്നിവ ഉറപ്പാക്കുന്നതിന് ഉൽപ്പാദന സമയത്ത് പ്രത്യേക ശ്രദ്ധ ആവശ്യമാണ്.