Азот в промышленности получают из атмосферного воздуха. Выбор способа зависит от потребности предприятия в газе и требований к его составу.
Способы получения азота
Атмосферный воздух — самое доступное сырье для получения азота. Он содержит около 78% целевого газа. 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:
- криогенной;
- мембранной;
- адсорбционной.
Криогенное производство
Способ заключается во фракционном разделении сжиженного воздуха и основан на разнице температур кипения его компонентов. Процесс протекает в несколько этапов.
Сжатие воздуха
Воздух сжимается в компрессорной установке с одновременным отбором тепла, выделяющегося при сжатии.
Удаление примесей
Перед охлаждением из воздуха удаляют воду и углекислоту, которые при низких температурах становятся твердыми.
Разделение компонентов
Сжиженный воздух разделяют с учетом разницы температур кипения азота, кислорода и благородных газов. Температура кипения азота при атмосферном давлении составляет около −196 °C.
Криогенное получение азота в промышленности оправдано при значительном расходе, а также при высоких требованиях к его составу. Чистота конечного продукта может достигать 99,9999%. Энергоемкое и габаритное оборудование отличается высокой сложностью, требует профессиональной подготовки обслуживающего и технологического персонала.
Мембранное отделение азота
Чтобы понять, как получают азот в промышленности методом мембранного разделения, нужно разобраться в устройстве модулей и принципе их работы.
Устройство модуля
Модуль представляет собой цилиндр, внутри которого размещены полые полимерные волокна. В них подается сжатый воздух.
Разделение газов
Кислород и некоторые другие компоненты воздуха проходят через стенки волокон быстрее азота. Внутри остается поток, обогащенный азотом, а через стенки отводится воздух, обогащенный кислородом.
Подготовка воздуха
Мембраны чувствительны к загрязнениям, поэтому перед подачей в модуль сжатый воздух очищают от конденсата и масла.
Чистота получаемого азота зависит от характеристик мембраны и снижается при повышении производительности установки.
Оборудование Оксимат
Так как азот в промышленности получают разными способами, установка получения азота из воздуха должна выбираться с учетом максимальных потребностей предприятия и его энергетических возможностей.
Получение азота в адсорбционных установках
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.
Адсорбционные генераторы работают непрерывно под автоматическим управлением, имеют сравнительно небольшие размеры и низкое энергопотребление. Азот получают как для собственных нужд предприятия, так и для поставки сторонним потребителям. Если газ нужно закачивать в баллоны, система получения азота может комплектоваться бустером.
Производительность таких генераторов может достигать нескольких сотен кубометров в час. В зависимости от модели меняется чистота получаемого азота.
.png)
