Все способы получения азота в промышленности основаны на разделении атмосферного воздуха, который является самым доступным сырьем и содержит около 75% целевого продукта. Другие методы отличаются высокими удельными затратами и используются преимущественно в исследовательских лабораториях. В промышленности азот получают как для собственных нужд, так и для продажи. С воздухоразделительных установок готовый газ поступает непосредственно к потребителям или закачивается в баллоны для хранения и транспортировки.
Производство азота в промышленности ведется по трем технологиям:
Способ заключается в пофракционном испарении сжиженного воздуха и основан на разнице температур кипения его компонентов. Процесс протекает несколько этапов:
Криогенное получение азота в промышленности оправдано при значительном расходе, а также при высоких требованиях к его составу. Чистота конечного продукта достигает 99,9999%. Энергоемкое и габаритное оборудование отличается высокой сложностью, требует профессиональной подготовки обслуживающего и технологического персонала.
Чтобы понять, как добывают азот в промышленности методом мембранного разделения, нужно разобраться в структуре используемых для этого модулей. Они представляют собой цилиндры, в которых размещены ориентированные вдоль стенок волокна — макаронины. Сжатый воздух подается на торцы полимерных трубок, которые пропускают молекулы азота. Другие вещества удаляются через стенки волокон. Модули имеют низкую фильтрующую способность, поэтому вторичный продукт — это обогащенный кислородом воздух.
Недостатком такого способа считается чувствительность мембран к загрязнениям. Перед тем как получить азот, сжатый воздух очищают от конденсата и масла. Максимальная чистота целевого продукта составляет 95% и падает с повышением производительности установки.
Производство азота в промышленности методом адсорбции активно применяется с конца XX столетия. Технология основана на способности пористых твердых веществ удерживать газы за счет сил межмолекулярного притяжения.
Основной элемент установки — адсорбер. В него подается воздух под давлением. Сорбент поглощает кислород, а азот поступает к потребителям. Остаточное давление целевого газа составляет 7 — 12 атмосфер. Поскольку азот в промышленности добывают как для собственных нужд, так и для сторонних потребителей, адсорбционные установки могут комплектоваться бустерами, позволяющими закачивать баллоны под давлением более 300 атмосфер.
Производительность таких генераторов достигает нескольких сотен кубометров в час, а срок эксплуатации установки до замены сорбента — до 15 лет. Содержание примесей составляет 5 — 0, 0005%. Установки работают в непрерывном режиме под автоматическим управлением, имеют сравнительно небольшие размеры и низкое энергопотребление.
Так как получают азот в промышленности разными способами, выбор оборудования должен быть основан на максимальных потребностях предприятия и его энергетических возможностях.
Концентрация газа, %: 99.999
Производительность по азоту, Нм3/час: 50
Точка росы азота: - 70
