Argon (AR) adalah gas jarang digunakan secara meluas dalam metalurgi, kimpalan, industri kimia, dan bidang lain. Pengeluaran argon terutamanya bergantung kepada pemisahan komponen gas yang berlainan di udara, kerana kepekatan argon di atmosfera adalah kira -kira 0.93%. Dua kaedah utama untuk pengeluaran argon perindustrian adalah penyulingan kriogenik dan penjerapan swing tekanan (PSA).

Penyulingan kriogenik

Penyulingan kriogenik adalah kaedah yang paling biasa digunakan untuk pemisahan argon dalam industri. Kaedah ini menggunakan perbezaan titik mendidih pelbagai komponen gas di udara, mencairkan udara pada suhu rendah, dan memisahkan gas melalui lajur penyulingan.

Aliran proses:

Pra-rawatan udara: Pertama, udara dimampatkan dan pada mulanya disejukkan untuk mengeluarkan kelembapan dan karbon dioksida. Langkah ini biasanya dicapai dengan menggunakan pengering (CD) atau penyerap ayak molekul untuk menghilangkan kelembapan dan kekotoran.

Mampatan udara dan penyejukan: Selepas pengeringan, udara dimampatkan ke beberapa megapascals tekanan, dan kemudian disejukkan melalui peranti penyejuk (mis., Penyejuk udara) untuk membawa suhu udara dekat dengan titik pencairannya. Proses ini mengurangkan suhu udara hingga -170°C hingga -180°C.

Pencairan udara: Udara yang disejukkan melalui injap pengembangan dan memasuki lajur penyulingan kriogenik. Komponen di udara secara beransur -ansur dipisahkan di dalam lajur berdasarkan titik mendidih mereka. Nitrogen (n₂) dan oksigen (o₂) dipisahkan pada suhu yang lebih rendah, manakala argon (AR), mempunyai titik mendidih antara nitrogen dan oksigen (-195.8°C untuk nitrogen, -183°C untuk oksigen, dan -185.7°C untuk argon), dikumpulkan dalam bahagian tertentu lajur.

Penyulingan pecahan: Dalam lajur penyulingan, udara cecair menguap dan memeluk pada suhu yang berbeza, dan argon dipisahkan dengan berkesan. Argon yang dipisahkan kemudian dikumpulkan dan disucikan lagi.

Penyucian Argon:

Penyulingan kriogenik umumnya menghasilkan argon dengan kesucian melebihi 99%. Untuk aplikasi tertentu (mis., Dalam industri elektronik atau pemprosesan bahan mewah), pembersihan selanjutnya mungkin diperlukan menggunakan adsorben (seperti karbon aktif atau saringan molekul) untuk menghilangkan kekotoran seperti nitrogen dan oksigen.

Penyerapan Swing Tekanan (PSA)

Penjerapan Swing Tekanan (PSA) adalah satu lagi kaedah untuk menjana argon, sesuai untuk pengeluaran berskala kecil. Kaedah ini memisahkan argon dari udara dengan menggunakan ciri -ciri penjerapan yang berbeza dari pelbagai gas pada bahan -bahan seperti sieves molekul.

Aliran proses:

Menara Penyerapan: Udara melewati menara penjerapan yang diisi dengan saringan molekul, di mana nitrogen dan oksigen sangat terserap oleh saringan molekul, sementara gas lengai seperti argon tidak terserap, membolehkan mereka memisahkan dari nitrogen dan oksigen.

Penjerapan dan desorpsi: Semasa satu kitaran, menara penjerapan pertama menyerap nitrogen dan oksigen dari udara di bawah tekanan tinggi, sementara argon mengalir keluar melalui outlet menara. Kemudian, dengan mengurangkan tekanan, nitrogen dan oksigen desorb dari saringan molekul, dan kapasiti penjerapan menara penjerapan dipulihkan melalui pertumbuhan semula tekanan.

Kitaran Multi-Menara: Biasanya, menara penjerapan berganda digunakan secara bergantian—satu untuk penjerapan manakala yang lain dalam desorpsi—membolehkan pengeluaran berterusan.

Kelebihan kaedah PSA adalah bahawa ia mempunyai persediaan yang lebih mudah dan kos operasi yang lebih rendah, tetapi kesucian argon yang dihasilkan umumnya lebih rendah daripada penyulingan kriogenik. Ia sesuai untuk situasi dengan permintaan argon yang lebih rendah.

Penyucian argon

Sama ada menggunakan penyulingan kriogenik atau PSA, argon yang dihasilkan biasanya mengandungi sejumlah kecil oksigen, nitrogen, atau wap air. Untuk meningkatkan kesucian argon, langkah -langkah penyucian selanjutnya biasanya diperlukan:

Pemeluwapan kekotoran: Penyejukan argon lebih lanjut untuk memadamkan dan memisahkan beberapa kekotoran.

Penjerapan penapis molekul: Menggunakan penyerap penapis molekul kecekapan tinggi untuk menghilangkan jumlah nitrogen, oksigen, atau wap air. Sieves molekul mempunyai saiz liang tertentu yang secara selektif boleh menyerap molekul gas tertentu.

Teknologi Pemisahan Membran: Dalam sesetengah kes, teknologi membran pemisahan gas boleh digunakan untuk memisahkan gas berdasarkan permeasi selektif, meningkatkan lagi kesucian argon.

Langkah berjaga-jaga untuk pengeluaran argon di tapak

Langkah Keselamatan:

Bahaya kriogenik: Cecair argon sangat sejuk, dan hubungan langsung dengannya harus dielakkan untuk mencegah radang. Pengendali harus memakai pakaian pelindung kriogenik khusus, sarung tangan, dan kacamata.

Bahaya asdloration: Argon adalah gas lengai dan boleh menggantikan oksigen. Dalam ruang tertutup, kebocoran argon boleh menyebabkan penurunan tahap oksigen, mengakibatkan asphyxiation. Oleh itu, kawasan di mana argon dihasilkan dan disimpan perlu dilayan dengan baik, dan sistem pemantauan oksigen perlu dipasang.

Penyelenggaraan Peralatan:

Kawalan Tekanan dan Suhu: Peralatan pengeluaran Argon memerlukan kawalan ketat tekanan dan suhu, terutamanya dalam lajur penyulingan kriogenik dan menara penjerapan. Peralatan hendaklah diperiksa secara berkala untuk memastikan semua parameter berada dalam julat biasa.

Pencegahan Kebocoran: Oleh kerana sistem Argon beroperasi di bawah tekanan tinggi dan suhu rendah, integriti meterai adalah penting. Paip gas, sendi, dan injap harus diperiksa secara berkala untuk mencegah kebocoran gas.

Kawalan kesucian gas:

Pemantauan Ketepatan: Kesucian argon yang diperlukan berbeza -beza bergantung kepada permohonan. Penganalisis gas harus digunakan secara teratur untuk memeriksa kesucian argon dan memastikan produk memenuhi piawaian perindustrian.

Pengurusan kekotoran: Khususnya, dalam penyulingan kriogenik, pemisahan argon mungkin dipengaruhi oleh reka bentuk lajur penyulingan, keadaan operasi, dan keberkesanan penyejukan. Penyucian lanjut mungkin perlu bergantung kepada penggunaan akhir argon (mis., Argon kesucian ultra tinggi untuk industri elektronik).

Pengurusan Kecekapan Tenaga:

Penggunaan Tenaga: Penyulingan kriogenik adalah intensif tenaga, jadi usaha perlu dibuat untuk mengoptimumkan proses penyejukan dan mampatan untuk meminimumkan kehilangan tenaga.

Pemulihan haba sisa: Kemudahan pengeluaran argon moden sering menggunakan sistem pemulihan haba sisa untuk memulihkan tenaga sejuk yang dihasilkan semasa proses penyulingan kriogenik, meningkatkan kecekapan tenaga keseluruhan.

Dalam pengeluaran perindustrian, argon terutamanya bergantung kepada penyulingan kriogenik dan kaedah penjerapan swing tekanan. Penyulingan kriogenik digunakan secara meluas Pengeluaran argon berskala besar kerana keupayaannya untuk memberikan argon kesucian yang lebih tinggi. Perhatian khusus diperlukan semasa pengeluaran untuk memastikan keselamatan, penyelenggaraan peralatan, kawalan kesucian gas, dan pengurusan kecekapan tenaga.