Argon (Ar) huwa gass rari użat ħafna fil-metallurġija, iwweldjar, industriji kimiċi, u oqsma oħra. Il-produzzjoni ta 'argon tiddependi prinċipalment fuq is-separazzjoni tal-komponenti tal-gass differenti fl-arja, peress li l-konċentrazzjoni ta' argon fl-atmosfera hija ta 'madwar 0.93%. Iż-żewġ metodi primarji għall-produzzjoni tal-argon industrijali huma d-Distillazzjoni Krijoġenika u l-Adsorbiment tal-Pressjoni Swing (PSA).

Distillazzjoni Krijoġenika

Id-distillazzjoni krijoġenika hija l-aktar metodu użat komunement għas-separazzjoni tal-argon fl-industrija. Dan il-metodu juża d-differenzi fil-punti tat-togħlija ta 'diversi komponenti tal-gass fl-arja, likwifikat l-arja f'temperaturi baxxi, u jifred il-gassijiet permezz ta' kolonna ta 'distillazzjoni.

Fluss tal-Proċess:

Trattament minn qabel tal-arja: L-ewwel, l-arja hija kkompressata u inizjalment imkessħa biex tneħħi l-umdità u d-dijossidu tal-karbonju. Dan il-pass tipikament jinkiseb bl-użu ta 'dryer (CD) jew adsorber ta' għarbiel molekulari biex tneħħi l-umdità u l-impuritajiet.

Kompressjoni tal-arja u tkessiħ: Wara t-tnixxif, l-arja hija kkompressata għal diversi megapascals ta 'pressjoni, u mbagħad imkessaħ permezz ta' apparat li jkessaħ (eż., apparat li jkessaħ l-arja) biex tressaq it-temperatura ta 'l-arja qrib il-punt ta' likwefazzjoni tagħha. Dan il-proċess inaqqas it-temperatura tal-arja għal -170°C sa -180°Ċ.

Likwefazzjoni tal-Arja: L-arja mkessħa tgħaddi minn valv ta 'espansjoni u tidħol f'kolonna ta' distillazzjoni krijoġenika. Il-komponenti fl-arja huma separati gradwalment ġewwa l-kolonna abbażi tal-punti tat-togħlija tagħhom. Nitroġenu (N₂) u ossiġnu (O₂) huma separati f'temperaturi aktar baxxi, filwaqt li argon (Ar), li għandu punt tat-togħlija bejn nitroġenu u ossiġnu (-195.8°C għan-nitroġenu, -183°C għall-ossiġnu, u -185.7°C għall-argon), jinġabar f'sezzjonijiet speċifiċi tal-kolonna.

Distillazzjoni frazzjonali: Fil-kolonna tad-distillazzjoni, l-arja likwida tevapora u tikkondensa f'temperaturi differenti, u l-argon huwa separat b'mod effettiv. L-argon separat imbagħad jinġabar u jiġi purifikat aktar.

Purifikazzjoni tal-Argon:

Id-distillazzjoni krijoġenika ġeneralment tagħti argon b'purità 'l fuq minn 99%. Għal ċerti applikazzjonijiet (eż., fl-industrija tal-elettronika jew fl-ipproċessar ta 'materjal high-end), tista' tkun meħtieġa purifikazzjoni ulterjuri bl-użu ta 'assorbenti (bħal karbonju attivat jew passaturi molekulari) biex jitneħħew traċċi ta' impuritajiet bħal nitroġenu u ossiġnu.

Assorbiment tal-Press Swing (PSA)

Pressure Swing Adsorption (PSA) huwa metodu ieħor għall-ġenerazzjoni ta 'argon, adattat għal produzzjoni fuq skala iżgħar. Dan il-metodu jifred l-argon mill-arja billi juża l-karatteristiċi ta 'adsorbiment differenti ta' gassijiet varji fuq materjali bħall-għarbiel molekulari.

Fluss tal-Proċess:

Torri ta' assorbiment: L-arja tgħaddi minn torri ta 'assorbiment mimli b'għarbiel molekulari, fejn in-nitroġenu u l-ossiġnu huma adsorbiti b'mod qawwi mill-għarbiel molekulari, filwaqt li gassijiet inerti bħall-argon mhumiex adsorbiti, u jippermettulhom jisseparaw min-nitroġenu u l-ossiġnu.

Assorbiment u Desorbiment: Matul ċiklu wieħed, it-torri tal-adsorbiment l-ewwel jassorbi n-nitroġenu u l-ossiġnu mill-arja taħt pressjoni għolja, filwaqt li l-argon joħroġ mill-iżbokk tat-torri. Imbagħad, billi titnaqqas il-pressjoni, in-nitroġenu u l-ossiġnu jiddesorbu mill-għarbiel molekulari, u l-kapaċità ta 'assorbiment tat-torri ta' adsorbiment tiġi restawrata permezz ta 'riġenerazzjoni ta' swing tal-pressjoni.

Ċiklu Multi-Tower: Tipikament, torrijiet ta ' adsorbiment multipli jintużaw alternattivament—wieħed għall-adsorbiment filwaqt li l-ieħor huwa f'desorbiment—li tippermetti produzzjoni kontinwa.

Il-vantaġġ tal-metodu PSA huwa li għandu setup aktar sempliċi u spejjeż operattivi aktar baxxi, iżda l-purità tal-argon prodott hija ġeneralment aktar baxxa minn dik tad-distillazzjoni krijoġenika. Huwa adattat għal sitwazzjonijiet b'domanda ta 'argon aktar baxxa.

Purifikazzjoni tal-Argon

Kemm jekk tuża distillazzjoni krijoġenika jew PSA, l-argon iġġenerat ġeneralment ikun fih ammonti żgħar ta 'ossiġnu, nitroġenu jew fwar tal-ilma. Biex tittejjeb il-purità tal-argon, tipikament huma meħtieġa aktar passi ta 'purifikazzjoni:

Kondensazzjoni ta' Impuritajiet: Aktar tkessiħ tal-argon biex jikkondensa u jissepara xi impuritajiet.

Adsorbiment ta' Għarbiel Molekulari: L-użu ta 'adsorbers ta' għarbiel molekulari ta 'effiċjenza għolja biex ineħħu traċċi ta' nitroġenu, ossiġnu jew fwar tal-ilma. L-għarbiel molekulari għandhom daqsijiet speċifiċi tal-pori li jistgħu jassorbu b'mod selettiv ċerti molekuli tal-gass.

Teknoloġija tas-Separazzjoni tal-Membrana: F'xi każijiet, it-teknoloġija tal-membrana tas-separazzjoni tal-gass tista 'tintuża biex tissepara gassijiet ibbażati fuq permeazzjoni selettiva, u ttejjeb aktar il-purità tal-argon.

Prekawzjonijiet għall-Produzzjoni ta' Argon fuq il-Post

Miżuri ta' Sigurtà:

Periklu Krijoġeniku: Argon likwidu huwa estremament kiesaħ, u għandu jiġi evitat kuntatt dirett miegħu biex jipprevjeni l-ġlata. L-operaturi għandhom jilbsu ħwejjeġ protettivi krijoġeniċi speċjalizzati, ingwanti, u nuċċalijiet.

Periklu ta' Asfissija: L-argon huwa gass inert u jista 'jissostitwixxi l-ossiġnu. Fi spazji magħluqa, it-tnixxija tal-argon tista 'twassal għal tnaqqis fil-livelli tal-ossiġnu, li jirriżulta f'asfissija. Għalhekk, iż-żoni fejn jiġi prodott u maħżun l-argon jeħtieġ li jkunu ventilati tajjeb, u għandhom jiġu installati sistemi ta 'monitoraġġ tal-ossiġnu.

Manutenzjoni tat-Tagħmir:

Kontroll tal-Pressjoni u tat-Temperatura: It-tagħmir tal-produzzjoni tal-argon jeħtieġ kontroll strett tal-pressjoni u t-temperatura, speċjalment fil-kolonna tad-distillazzjoni krijoġenika u t-torrijiet tal-adsorbiment. It-tagħmir għandu jiġi spezzjonat regolarment biex jiġi żgurat li l-parametri kollha jkunu fil-meded normali.

Prevenzjoni tat-tnixxija: Peress li s-sistema tal-argon topera taħt pressjoni għolja u temperaturi baxxi, l-integrità tas-siġill hija kruċjali. Il-pajpijiet tal-gass, il-ġonot u l-valvi għandhom jiġu ċċekkjati perjodikament biex jipprevjenu tnixxijiet tal-gass.

Kontroll tal-purità tal-gass:

Monitoraġġ ta' Preċiżjoni: Il-purità tal-argon meħtieġa tvarja skont l-applikazzjoni. L-analizzaturi tal-gass għandhom jintużaw regolarment biex jiċċekkjaw il-purità tal-argon u jiżguraw li l-prodott jissodisfa l-istandards industrijali.

Ġestjoni tal-Impurità: B'mod partikolari, fid-distillazzjoni krijoġenika, is-separazzjoni tal-argon tista 'tiġi affettwata mid-disinn tal-kolonna tad-distillazzjoni, il-kundizzjonijiet operattivi, u l-effettività tat-tkessiħ. Aktar purifikazzjoni tista 'tkun meħtieġa skond l-użu finali ta' argon (eż., argon ta 'purità ultra-għolja għall-industrija elettronika).

Ġestjoni tal-Effiċjenza tal-Enerġija:

Konsum tal-Enerġija: Id-distillazzjoni krijoġenika hija intensiva fl-enerġija, għalhekk għandhom isiru sforzi biex jiġu ottimizzati l-proċessi tat-tkessiħ u l-kompressjoni biex jitnaqqas it-telf tal-enerġija.

Irkupru tas-Sħana Skarta: Faċilitajiet moderni ta 'produzzjoni ta' argon ħafna drabi jużaw sistemi ta 'rkupru tas-sħana mormija biex jirkupraw l-enerġija kiesħa prodotta matul il-proċess ta' distillazzjoni krijoġenika, u jtejbu l-effiċjenza ġenerali tal-enerġija.

Fil-produzzjoni industrijali, l-argon jiddependi primarjament fuq metodi ta 'distillazzjoni krijoġenika u ta' assorbiment ta 'swing pressjoni. Id-distillazzjoni krijoġenika tintuża ħafna għal produzzjoni ta' argon fuq skala kbira minħabba l-kapaċità tagħha li tipprovdi argon ta 'purità ogħla. Hija meħtieġa attenzjoni speċjali waqt il-produzzjoni biex tiġi żgurata s-sigurtà, il-manutenzjoni tat-tagħmir, il-kontroll tal-purità tal-gass u l-ġestjoni tal-effiċjenza enerġetika.