Знаете ли вы, что основным компонентом в окружающем нас воздухе является азот? Для поддержания жизни нам всем нужен кислород. Однако воздух, которым мы дышим,на 78% состоит из азота, в нем содержится всего 21% чистого кислорода и небольшое количество других газов. Человеческий организм не использует этот азот, однако он очень полезен в различных отраслях промышленности.
Что такое азот?
Начнем с основ. Азот является инертным газом, который не имеет цвета, запаха и не поддерживает жизнь. Однако он необходим для роста растений и является ключевой добавкой в удобрениях. Его применение распространяется далеко за пределы садоводства. Азот обычно имеет жидкую или газообразную форму (однако также можно получить твердый азот). Жидкий азот используется в качестве хладагента, который способен быстро замораживать продукты и объекты медицинских исследований, а также для репродуктивных технологий. Для пояснения мы остановимся на газообразном азоте.
Азот широко используется, главным образом, по причине того, что он не вступает в реакцию с другими газами, в отличие от кислорода, который является крайне реактивным. Из-за своего химического состава атомам азота требуется больше энергии для разрушения и взаимодействия с другими веществами. С другой стороны, молекулы кислорода легче разрываются, поэтому газ становится гораздо более реактивным. Газообразный азот обладает противоположными свойствами, обеспечивая, при необходимости, инертную среду.
Отсутствие реакционной способности у азота является его самым важным качеством. В результате газ используется для предотвращения медленного и быстрого окисления. Электронная промышленность представляет собой прекрасный пример такого использования, поскольку при производстве печатных плат и других миниатюрных компонентов может возникать медленное окисление в виде коррозии.
Кроме того, медленное окисление характерно для производства продуктов питания и напитков, в этом случае азот используется для замещения или замены воздуха, чтобы лучше сохранить конечный продукт. Взрывы и пожары являются хорошим примером быстрого окисления, поскольку для их распространения требуется кислород. Удаление кислорода из резервуара с помощью азота уменьшает вероятность возникновения этих аварий.
Временные решения для производства азота
- Мембранные генераторы азота
- Генераторы азота с технологией короткоцикловой адсорбции
Как работает мембранная технология?
Как происходит отделение азота от кислорода с адсорбцией последнего?
При производстве собственного азота важно знать и понимать тот уровень чистоты, которого вы хотите достичь. Для некоторых систем требуются низкие уровни чистоты (от 90 до 99%), в частности для накачки шин и систем противопожарной защиты, в то время как другие системы, такие как установки в пищевой промышленности или установки для литья пластмассы, требуют высоких уровней чистоты (от 97 до 99,999%). В этих случаях технология короткоцикловой адсорбции является самым идеальным и простым способом. По сути работа генератора азота заключается в отделении молекул азота от молекул кислорода в сжатом воздухе. В случае короткоцикловой адсорбции это происходит путем улавливания кислорода из потока сжатого воздуха с использованием адсорбции.
Адсорбция происходит в тот момент, когда молекулы связывают себя с адсорбентом, в этом случае молекулы кислорода оседают на углеродном молекулярном сите (CMS). Это происходит в двух отдельных сосудах высокого давления, заполненных CMS, которые переключаются между процессами разделения и регенерации. В настоящее время назовем их колонной A и колонной B. В начале чистый и сухой сжатый воздух поступает в колонну А, и поскольку молекулы кислорода меньше молекул азота, они попадают в поры углеродного сита. С другой стороны, азотные молекулы не могут попасть в поры, поэтому они будут проходить через углеродное молекулярное сито. В результате вы получаете азот желаемой чистоты.
Эта фаза называется фазой адсорбции или разделения. Однако процесс на этом не останавливается. Большая часть азота, производимого в колонне А, выходит из системы (готовая для непосредственного использования или хранения), в то время как небольшая часть полученного азота подается в колонну В в противоположном направлении (сверху вниз). Этот поток необходим для выталкивания кислорода, который был захвачен на предыдущем этапе адсорбции в колонне B. При сбросе давления в колонне B углеродные молекулярные сита теряют способность удерживать молекулы кислорода. Они будут отсоединяться от сит и выводиться с выхлопными газами вместе с небольшим потоком азота, поступающим из колонны А.
Таким образом система создает пространство для попадания новых молекул кислорода на сита на следующем этапе адсорбции. Этот процесс называется «очисткой» для регенерации насыщенной кислородом колонны.
