Argon (Ar) धातु विज्ञान, वेल्डिङ, रासायनिक उद्योग र अन्य क्षेत्रहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने दुर्लभ ग्यास हो। आर्गनको उत्पादन मुख्यतया हावामा विभिन्न ग्यास घटकहरू अलग गर्नमा निर्भर हुन्छ, किनकि वायुमण्डलमा आर्गनको एकाग्रता लगभग ०.९३% हुन्छ। औद्योगिक आर्गन उत्पादनका लागि दुई प्राथमिक विधिहरू क्रायोजेनिक डिस्टिलेसन र प्रेसर स्विङ एड्सोर्प्शन (पीएसए) हुन्।

क्रायोजेनिक आसवन

क्रायोजेनिक आसवन उद्योगमा आर्गन विभाजनको लागि सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने विधि हो। यस विधिले हावामा विभिन्न ग्यास घटकहरूको उम्लने बिन्दुहरूमा भिन्नताहरू प्रयोग गर्दछ, कम तापक्रममा हावालाई तरल बनाउँछ, र ग्यासहरूलाई डिस्टिलेसन स्तम्भ मार्फत अलग गर्दछ।

प्रक्रिया प्रवाह:

हावा पूर्व उपचार: पहिले, हावा संकुचित हुन्छ र सुरुमा चिसो हुन्छ र नमी र कार्बन डाइअक्साइड हटाउन। यो चरण सामान्यतया एक ड्रायर (CD) वा आणविक चलनी adsorber प्रयोग गरेर नमी र अशुद्धता हटाउन हासिल गरिन्छ।

एयर कम्प्रेसन र कूलिंग: सुकाइसकेपछि, हावालाई धेरै मेगापास्कल दबाबमा संकुचित गरिन्छ, र त्यसपछि हावाको तापक्रमलाई यसको द्रवीकरण बिन्दुको नजिक ल्याउन कूलिंग उपकरण (जस्तै, एयर कूलर) मार्फत चिसो गरिन्छ। यो प्रक्रियाले हावाको तापमानलाई -170 सम्म कम गर्छ°C देखि -180°सी।

वायु द्रवीकरण: चिसो हावा विस्तार भल्भ मार्फत जान्छ र क्रायोजेनिक आसवन स्तम्भमा प्रवेश गर्दछ। हावामा भएका घटकहरू तिनीहरूको उम्लने बिन्दुहरूको आधारमा स्तम्भ भित्र बिस्तारै अलग हुन्छन्। नाइट्रोजन (एन₂) र अक्सिजन (ओ₂नाइट्रोजन र अक्सिजन (-१९५.८) बीचको उम्लने बिन्दु भएको आर्गन (एआर) लाई कम तापक्रममा अलग गरिन्छ।°नाइट्रोजनको लागि C, -183°अक्सिजनको लागि C, र -185.7°आर्गनका लागि C), स्तम्भको विशिष्ट खण्डहरूमा सङ्कलन गरिन्छ।

आंशिक आसवन: आसवन स्तम्भमा, तरल हावा वाष्पीकरण हुन्छ र विभिन्न तापक्रममा सघन हुन्छ, र आर्गन प्रभावकारी रूपमा अलग हुन्छ। अलग गरिएको आर्गन त्यसपछि सङ्कलन र थप शुद्ध हुन्छ।

आर्गन शुद्धीकरण:

क्रायोजेनिक आसवन सामान्यतया 99% भन्दा माथि शुद्धता संग आर्गन उत्पादन गर्दछ। केही अनुप्रयोगहरूका लागि (उदाहरणका लागि, इलेक्ट्रोनिक्स उद्योग वा उच्च-अन्त सामग्री प्रशोधनमा), थप शुद्धिकरणलाई नाइट्रोजन र अक्सिजन जस्ता ट्रेस अशुद्धताहरू हटाउन adsorbents (जस्तै सक्रिय कार्बन वा आणविक sieves) को प्रयोग गरेर आवश्यक हुन सक्छ।

प्रेशर स्विङ सोस्र्पसन (PSA)

प्रेसर स्विङ एड्सोर्प्शन (PSA) अर्गन उत्पादन गर्ने अर्को विधि हो, सानो-सानो उत्पादनको लागि उपयुक्त। यो विधिले आणविक सिइभजस्ता सामग्रीहरूमा विभिन्न ग्यासहरूको विभिन्न अवशोषण विशेषताहरू प्रयोग गरेर आर्गनलाई हावाबाट अलग गर्छ।

प्रक्रिया प्रवाह:

शोषण टावर: हावा आणविक छलनीहरूले भरिएको सोखन टावरबाट जान्छ, जहाँ नाइट्रोजन र अक्सिजनलाई आणविक छलनीहरूद्वारा बलियो रूपमा अवशोषित गरिन्छ, जबकि आर्गन जस्ता अक्रिय ग्यासहरू अवशोषित हुँदैनन्, तिनीहरूलाई नाइट्रोजन र अक्सिजनबाट अलग गर्न अनुमति दिन्छ।

अवशोषण र अवशोषण: एक चक्रको समयमा, शोषण टावरले पहिले उच्च दबावमा हावाबाट नाइट्रोजन र अक्सिजन शोषण गर्दछ, जबकि आर्गन टावरको आउटलेटबाट बाहिर निस्कन्छ। त्यसपछि, दबाब घटाएर, आणविक छलनीबाट नाइट्रोजन र अक्सिजन डिसोर्ब, र सोखना टावरको सोखन क्षमता दबाब स्विंग पुनर्जनन मार्फत पुनर्स्थापित हुन्छ।

बहु-टावर साइकल: सामान्यतया, धेरै सोखना टावरहरू वैकल्पिक रूपमा प्रयोग गरिन्छ—एउटा शोषणको लागि जबकि अर्को desorption मा छ—निरन्तर उत्पादन अनुमति दिन्छ।

PSA विधिको फाइदा यो हो कि यसमा सरल सेटअप र कम सञ्चालन लागत छ, तर उत्पादित आर्गनको शुद्धता सामान्यतया क्रायोजेनिक आसवनको भन्दा कम हुन्छ। यो कम आर्गन माग संग परिस्थितिहरूको लागि उपयुक्त छ।

आर्गन शुद्धीकरण

क्रायोजेनिक डिस्टिलेसन वा PSA प्रयोग गर्दा, उत्पन्न आर्गनमा सामान्यतया थोरै मात्रामा अक्सिजन, नाइट्रोजन, वा पानी वाष्प हुन्छ। आर्गनको शुद्धता सुधार गर्न, थप शुद्धिकरण चरणहरू सामान्यतया आवश्यक छन्:

अशुद्धता को संक्षेपण: आर्गनको थप चिसोपनलाई गाढा र केही अशुद्धताहरू अलग गर्न।

आणविक छलनी सोखना: नाइट्रोजन, अक्सिजन, वा पानी वाष्प को ट्रेस मात्रा हटाउन उच्च दक्षता आणविक चलनी adsorbers प्रयोग। आणविक sieves को विशिष्ट छिद्र आकारहरू छन् जुन निश्चित रूपमा निश्चित ग्यास अणुहरूलाई सोख्न सक्छ।

झिल्ली विभाजन प्रविधि: केहि अवस्थामा, ग्यास विभाजन झिल्ली टेक्नोलोजी चयनात्मक पारगम्यताको आधारमा ग्यासहरू अलग गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ, थप आर्गनको शुद्धता बढाउँदै।

अन-साइट आर्गन उत्पादनको लागि सावधानीहरू

सुरक्षा उपायहरू:

क्रायोजेनिक खतरा: तरल आर्गन अत्यन्तै चिसो छ, र शीतबाइटबाट बच्न यससँग प्रत्यक्ष सम्पर्कबाट टाढा रहनुपर्छ। अपरेटरहरूले विशेष क्रायोजेनिक सुरक्षात्मक कपडा, पन्जा र चश्मा लगाउनु पर्छ।

श्वासप्रश्वासको खतरा: अर्गन एक निष्क्रिय ग्यास हो र अक्सिजन विस्थापित गर्न सक्छ। संलग्न ठाउँहरूमा, आर्गन रिसावले अक्सिजनको स्तरमा कमी ल्याउन सक्छ, जसको परिणामस्वरूप एस्फिक्सिएसन हुन्छ। तसर्थ, आर्गन उत्पादन र भण्डारण गरिएका क्षेत्रहरू राम्रोसँग हावा चलाउन आवश्यक छ, र अक्सिजन निगरानी प्रणालीहरू स्थापना गर्नुपर्छ।

उपकरण मर्मत:

दबाव र तापमान नियन्त्रण: आर्गन उत्पादन उपकरणहरूलाई दबाब र तापक्रमको कडा नियन्त्रण चाहिन्छ, विशेष गरी क्रायोजेनिक डिस्टिलेसन स्तम्भ र शोषण टावरहरूमा। सबै प्यारामिटरहरू सामान्य दायरा भित्र छन् भनेर सुनिश्चित गर्न उपकरणहरू नियमित रूपमा निरीक्षण गरिनुपर्छ।

चुहावट रोकथाम: आर्गन प्रणाली उच्च दबाव र कम तापमान अन्तर्गत सञ्चालन भएकोले, सील अखण्डता महत्त्वपूर्ण छ। ग्यास चुहावट रोक्न ग्यास पाइपलाइनहरू, जोडहरू र भल्भहरू आवधिक रूपमा जाँच गरिनुपर्छ।

ग्याँस शुद्धता नियन्त्रण:

सटीक निगरानी: आवश्यक आर्गन को शुद्धता आवेदन मा निर्भर गर्दछ। ग्यास विश्लेषकहरू नियमित रूपमा आर्गनको शुद्धता जाँच गर्न र उत्पादनले औद्योगिक मापदण्डहरू पूरा गरेको सुनिश्चित गर्न प्रयोग गर्नुपर्छ।

अशुद्धता व्यवस्थापन: विशेष गरी, क्रायोजेनिक आसवनमा, आर्गनको विभाजन आसवन स्तम्भ डिजाइन, सञ्चालन अवस्था, र शीतलन प्रभावकारिताबाट प्रभावित हुन सक्छ। अर्गनको अन्तिम प्रयोगको आधारमा थप शुद्धिकरण आवश्यक हुन सक्छ (जस्तै, इलेक्ट्रोनिक्स उद्योगको लागि अल्ट्रा-उच्च शुद्धता आर्गन)।

ऊर्जा दक्षता व्यवस्थापन:

ऊर्जा खपत: क्रायोजेनिक आसवन ऊर्जा-गहन हो, त्यसैले ऊर्जाको हानि कम गर्न कूलिङ र कम्प्रेसन प्रक्रियाहरू अनुकूलन गर्न प्रयासहरू गरिनु पर्छ।

अपशिष्ट ताप रिकभरी: आधुनिक आर्गन उत्पादन सुविधाहरूले प्रायः अपशिष्ट ताप रिकभरी प्रणालीहरू प्रयोग गर्दछ क्रायोजेनिक आसवन प्रक्रियाको क्रममा उत्पादन हुने चिसो ऊर्जा पुनःप्राप्त गर्न, समग्र ऊर्जा दक्षता सुधार गर्न।

औद्योगिक उत्पादनमा, आर्गन मुख्यतया क्रायोजेनिक आसवन र दबाब स्विंग सोखन विधिहरूमा निर्भर गर्दछ। क्रायोजेनिक आसवन को लागि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ ठूलो मात्रामा आर्गन उत्पादन उच्च शुद्धता आर्गन प्रदान गर्ने क्षमताको कारण। सुरक्षा, उपकरण मर्मत, ग्यास शुद्धता नियन्त्रण, र ऊर्जा दक्षता व्यवस्थापन सुनिश्चित गर्न उत्पादनको समयमा विशेष ध्यान आवश्यक छ।