Argon (Ar) metallurgiya, payvandlash, kimyo sanoati va boshqa sohalarda keng qo'llaniladigan noyob gazdir. Argon ishlab chiqarish asosan havodagi turli gaz komponentlarini ajratishga tayanadi, chunki atmosferadagi argon kontsentratsiyasi taxminan 0,93% ni tashkil qiladi. Sanoat argonini ishlab chiqarishning ikkita asosiy usuli - bu kriyojenik distillash va bosimli tebranish adsorbsiyasi (PSA).

Kriogen distillash

Kriogen distillash sanoatda argonni ajratish uchun eng ko'p ishlatiladigan usuldir. Bu usul havodagi turli gaz komponentlarining qaynash nuqtalaridagi farqlardan foydalanadi, past haroratlarda havoni suyultiradi va distillash ustuni orqali gazlarni ajratadi.

Jarayon oqimi:

Havoni oldindan tozalash: Birinchidan, namlik va karbonat angidridni olib tashlash uchun havo siqiladi va dastlab sovutiladi. Bu bosqichga odatda namlik va aralashmalarni olib tashlash uchun quritgich (CD) yoki molekulyar elak adsorberi yordamida erishiladi.

Havoni siqish va sovutish: Quritgandan so'ng, havo bir necha megapaskal bosimgacha siqiladi, so'ngra havo haroratini suyuqlanish nuqtasiga yaqinlashtirish uchun sovutish moslamasi (masalan, havo sovutgich) orqali sovutiladi. Bu jarayon havo haroratini -170 ga tushiradi°C dan -180 gacha°C.

Havoni suyultirish: Sovutilgan havo kengaytirish klapanidan o'tadi va kriogen distillash ustuniga kiradi. Havodagi komponentlar asta-sekin ularning qaynash nuqtalariga qarab ustun ichida ajratiladi. Azot (N₂) va kislorod (O₂) pastroq haroratlarda ajraladi, argon (Ar) esa azot va kislorod o'rtasida qaynash nuqtasiga ega (-195,8).°azot uchun C, -183°C kislorod uchun, va -185,7°Argon uchun C), ustunning ma'lum bo'limlarida yig'iladi.

Fraksiyonel distillash: Distillash ustunida suyuq havo bug'lanadi va turli haroratlarda kondensatsiyalanadi va argon samarali ravishda ajratiladi. Keyin ajratilgan argon yig'iladi va yanada tozalanadi.

Argonni tozalash:

Kriogen distillash odatda tozaligi 99% dan yuqori bo'lgan argonni beradi. Muayyan ilovalar uchun (masalan, elektronika sanoatida yoki yuqori sifatli materiallarni qayta ishlashda) azot va kislorod kabi iz qoldiqlarini olib tashlash uchun adsorbentlar (masalan, faollashtirilgan uglerod yoki molekulyar elaklar) yordamida keyingi tozalash talab qilinishi mumkin.

Bosimning o'zgarishi adsorbsiyasi (PSA)

Bosimning tebranishi adsorbsiyasi (PSA) argon ishlab chiqarishning yana bir usuli bo'lib, kichikroq ishlab chiqarish uchun mos keladi. Bu usul molekulyar elaklar kabi materiallarda turli gazlarning turli adsorbsion xususiyatlaridan foydalangan holda argonni havodan ajratadi.

Jarayon oqimi:

Adsorbsion minora: Havo molekulyar elaklar bilan to'ldirilgan adsorbsion minoradan o'tadi, bu erda azot va kislorod molekulyar elaklar tomonidan kuchli adsorbsiyalanadi, argon kabi inert gazlar esa adsorbsiyalanmaydi, bu ularni azot va kisloroddan ajratish imkonini beradi.

Adsorbsiya va desorbsiya: Bir tsikl davomida adsorbsion minora birinchi navbatda havodan azot va kislorodni yuqori bosim ostida adsorbsiya qiladi, argon esa minoraning chiqishi orqali oqib chiqadi. Keyin bosimni pasaytirish orqali molekulyar elaklardan azot va kislorod desorblanadi va adsorbsion minoraning adsorbsion qobiliyati bosimning tebranishini qayta tiklash orqali tiklanadi.

Ko'p minorali tsikl: Odatda, bir nechta adsorbsion minoralar navbatma-navbat ishlatiladi—biri adsorbsiya uchun, ikkinchisi desorbsiyada—uzluksiz ishlab chiqarish imkonini beradi.

PSA usulining afzalligi shundaki, u oddiyroq o'rnatish va past operatsion xarajatlarga ega, ammo ishlab chiqarilgan argonning tozaligi odatda kriyojenik distillashdan past bo'ladi. Argon talabi past bo'lgan holatlar uchun javob beradi.

Argonni tozalash

Kriogen distillash yoki PSA dan foydalanishdan qat'i nazar, hosil bo'lgan argon odatda oz miqdorda kislorod, azot yoki suv bug'ini o'z ichiga oladi. Argonning tozaligini yaxshilash uchun odatda keyingi tozalash bosqichlari talab qilinadi:

Nopoklarning kondensatsiyasi: Ba'zi aralashmalarni kondensatsiyalash va ajratish uchun argonni keyingi sovutish.

Molekulyar elak adsorbsiyasi: Azot, kislorod yoki suv bug'ining iz miqdorini olib tashlash uchun yuqori samarali molekulyar elak adsorberlaridan foydalanish. Molekulyar elaklar ma'lum gaz molekulalarini tanlab adsorbsiya qila oladigan o'ziga xos g'ovak o'lchamlariga ega.

Membranani ajratish texnologiyasi: Ba'zi hollarda gazni ajratish membranasi texnologiyasi gazlarni selektiv o'tkazuvchanlikka asoslangan holda ajratish uchun ishlatilishi mumkin, bu esa argonning tozaligini yanada oshiradi.

Saytda Argon ishlab chiqarish uchun ehtiyot choralari

Xavfsizlik choralari:

Kriogen xavf: Suyuq argon juda sovuq, sovuqni oldini olish uchun u bilan bevosita aloqa qilishdan qochish kerak. Operatorlar maxsus kriogenli himoya kiyim, qo'lqop va ko'zoynak taqishlari kerak.

Asfiksiya xavfi: Argon inert gaz bo'lib, kislorodni siqib chiqarishi mumkin. Yopiq joylarda argonning oqishi kislorod darajasining pasayishiga olib kelishi mumkin, bu esa asfiksiyaga olib keladi. Shuning uchun argon ishlab chiqariladigan va saqlanadigan joylar yaxshi ventilyatsiya qilinishi kerak, kislorod monitoringi tizimlari o'rnatilishi kerak.

Uskunaga texnik xizmat ko'rsatish:

Bosim va haroratni nazorat qilish: Argon ishlab chiqarish uskunalari, ayniqsa, kriogen distillash ustunida va adsorbsion minoralarda bosim va haroratni qattiq nazorat qilishni talab qiladi. Barcha parametrlar normal diapazonda bo'lishini ta'minlash uchun jihoz muntazam ravishda tekshirilishi kerak.

Oqishning oldini olish: Argon tizimi yuqori bosim va past haroratlarda ishlaganligi sababli, muhrning yaxlitligi juda muhimdir. Gaz oqishini oldini olish uchun gaz quvurlari, bo'g'inlar va vanalar vaqti-vaqti bilan tekshirilishi kerak.

Gaz tozaligini nazorat qilish:

Aniqlik monitoringi: Argonning talab qilinadigan tozaligi dasturga qarab o'zgaradi. Argonning tozaligini tekshirish va mahsulotning sanoat standartlariga mos kelishini ta'minlash uchun gaz analizatorlarini muntazam ravishda ishlatish kerak.

Nopoklikni boshqarish: Xususan, kriogen distillashda argonni ajratish distillash ustunining dizayni, ish sharoitlari va sovutish samaradorligiga ta'sir qilishi mumkin. Argonning yakuniy ishlatilishiga qarab keyingi tozalash zarur bo'lishi mumkin (masalan, elektronika sanoati uchun ultra yuqori toza argon).

Energiya samaradorligini boshqarish:

Energiya iste'moli: Kriogen distillash energiya talab qiladi, shuning uchun energiya yo'qotilishini minimallashtirish uchun sovutish va siqish jarayonlarini optimallashtirishga harakat qilish kerak.

Chiqindilarni issiqlikni qayta tiklash: Zamonaviy argon ishlab chiqarish korxonalari ko'pincha kriyojenik distillash jarayonida hosil bo'lgan sovuq energiyani qayta tiklash va umumiy energiya samaradorligini oshirish uchun chiqindi issiqlikni qayta tiklash tizimlaridan foydalanadi.

Sanoat ishlab chiqarishda argon, birinchi navbatda, kriogen distillash va bosimning tebranishini adsorbsiyalash usullariga bog'liq. Kriogen distillash keng qo'llaniladi keng ko'lamli argon ishlab chiqarish argonning yuqori tozaligini ta'minlash qobiliyati tufayli. Ishlab chiqarish jarayonida xavfsizlik, uskunaga texnik xizmat ko'rsatish, gazning tozaligini nazorat qilish va energiya samaradorligini boshqarish uchun alohida e'tibor talab etiladi.