В основном используется газообразный и жидкий азот. Вещество получается из обычного воздуха. Для современного производства доступно три технологии. Все они основаны на разделении воздуха в специальных установках на отдельные компоненты.
В зависимости от типа промышленной установки может использоваться:
- криогенный способ (с помощью экстремального охлаждения воздушной смеси);
- адсорбционный метод (осаждение элементов);
- мембранная технология (с помощью фильтров происходит разделение на компоненты).
После первичного разделения любым способом требуется дополнительная очистка газообразного вещества до степени чистоты, регламентируемой ГОСТом.
Далее рассмотрим основные принципы производства азота газообразного и жидкого в современных условиях.
Криогенная методика
При криогенном способе производства установка проводит первичное сжижение воздушной смеси за счет воздействия низкими температурами. Тепловая энергия отводится через теплообменники. Воздух сжимается компрессорами.
Кислород и азот – это основные компоненты воздушной смеси нашей атмосферы. Они обладают разными температурами кипения. За счет этой разницы происходит их поэтапное разделение в жидком виде. Процесс многократно повторяется. В результате производится аргон, азот и кислород очень высокой степени чистоты.
Криогенная методика отличается низкой энергозатратностью и высокой степенью продуктивности. Однако специализированная установка требует значительного по объему помещения для своей установки.
Мембранное производство
В основе мембранной технологии лежит принцип многократной фильтрации через специальные волокна. На них нанесен слой абсорбционного вещества. На нем происходит осаживание молекул азота.
Отличительная особенность подобной установки – долговечность. Она практически не ломается и может прослужить несколько десятилетий. Впервые такие методы были применены в промышленности в середине прошлого века.
Недостатком мембранных установок разделения воздуха является невозможность получения азота чистоты, соответствующей даже 2-му сорту по требованию ГОСТа. Также не происходит одновременное производство кислорода и аргона, что сказывается на эффективности затрат энергии.
Адсорбция азота из воздуха
Оптимальным способом получения азота из воздуха является его адсорбция. Подобные установки эксплуатируются на крупных предприятиях, где высока потребность в технических газах. Таким методом получают технический азот на многих заправочных станциях.
Принцип работы установки адсорбции:
- сжатие воздушной смеси с помощью компрессоров;
- фильтрация с целью удаления примесей и водяного пара;
- подача в жидком виде в колонны, где находятся адсорбенты;
- адсорбционное разделение жидкой воздушной смеси на отдельные химические элементы.
Адсорбционная технология позволяет получать азот особой чистоты с содержанием химического элемента в концентрации до 99,9995%. Это практически полное исключение посторонних примесей.
