شركة هانغتشو نوزو للتكنولوجيا المحدودة

كيفية الحصول على غاز النيتروجين عالي النقاء من الهواء؟

1. طريقة فصل الهواء المبرد

لقد مرّت طريقة الفصل بالتبريد العميق بأكثر من مئة عام من التطوير، وشهدت خلالها عمليات معالجة متنوعة، مثل المعالجة بالجهد العالي، والجهد العالي والمنخفض، والضغط المتوسط، والمعالجة الكاملة بالجهد المنخفض. ومع تطور تقنيات ومعدات فصل الهواء الحديثة، تم الاستغناء بشكل شبه كامل عن عمليات الفصل بالجهد العالي، والضغط العالي والمنخفض، والتفريغ بالجهد المتوسط. وأصبحت عملية الفصل بالضغط المنخفض، باستهلاكها المنخفض للطاقة وإنتاجها الأكثر أمانًا، الخيار الأمثل لأجهزة التفريغ ذات درجات الحرارة المنخفضة الكبيرة والمتوسطة الحجم. وتنقسم عملية الفصل الكاملة بالجهد المنخفض إلى عمليات ضغط خارجي وعمليات ضغط داخلي، وذلك وفقًا لاختلاف مراحل ضغط منتجات الأكسجين والنيتروجين. وتنتج عملية الضغط الخارجي الكاملة بالضغط المنخفض الأكسجين أو النيتروجين بضغط منخفض، ثم يتم ضغط غاز المنتج إلى الضغط المطلوب لتزويد المستخدم به عبر ضاغط خارجي. يتم تطبيق الضغط الكامل في عملية الضغط المنخفض. يُستقبل الأكسجين السائل أو النيتروجين السائل الناتج عن التقطير بواسطة مضخات السوائل في صندوق التبريد ليتبخر بعد الوصول إلى الضغط المطلوب، ثم يُعاد تسخينه في جهاز التبادل الحراري الرئيسي. تشمل العمليات الرئيسية الترشيح، والضغط، والتبريد، والتنقية، والشحن الفائق، والتمدد، والتقطير، والفصل، وإعادة التسخين، والتزويد الخارجي بالهواء الخام.

2. طريقة امتزاز تأرجح الضغط (طريقة PSA)

تعتمد هذه الطريقة على الهواء المضغوط كمادة خام. ويُستخدم عادةً الغربلة الجزيئية كمادة ماصة. تحت ضغط معين، يُستفاد من اختلاف امتصاص جزيئات الأكسجين والنيتروجين في الهواء بواسطة المناخل الجزيئية المختلفة. في عملية تجميع الغاز، يتم فصل الأكسجين عن النيتروجين، ثم يُحلل عامل الامتصاص الموجود في الغربلة الجزيئية ويُعاد تدويره بعد إزالة الضغط.
بالإضافة إلى المناخل الجزيئية، يمكن أيضًا استخدام الألومينا والسيليكون كمواد ماصة.
تعتمد أجهزة إنتاج النيتروجين بالامتزاز في المحولات الكهربائية، الشائعة الاستخدام حاليًا، على الهواء المضغوط ومنخل جزيئي كربوني كمادة ماصة. وتستغل هذه الأجهزة الاختلافات في قدرة الامتزاز ومعدله وقوة امتزاز الأكسجين والنيتروجين على المناخل الجزيئية الكربونية، بالإضافة إلى اختلاف خصائص قدرة الامتزاز باختلاف الإجهاد، وذلك لتحقيق فصل الأكسجين والنيتروجين. في البداية، تُعطى الأولوية للأكسجين الموجود في الهواء بواسطة جزيئات الكربون، مما يزيد من تركيز النيتروجين في الطور الغازي. وللحصول على النيتروجين بشكل مستمر، يلزم وجود برجين للامتزاز.

طلب

1. يتميز النيتروجين بثباته الكيميائي العالي، فهو لا يتفاعل عادةً مع المواد الأخرى. هذه الخاصية تجعله واسع الاستخدام في العديد من البيئات اللاهوائية، مثل استخدامه كبديل للهواء في حاويات معينة، حيث يؤدي دورًا هامًا في العزل، ومقاومة اللهب، والانفجار، والتآكل. يُستخدم النيتروجين في هندسة غاز البترول المسال، وخطوط أنابيب الغاز، وشبكات الغاز المسال في التطبيقات الصناعية والاستخدامات المدنية [11]. كما يُستخدم في تغليف الأغذية المصنعة والأدوية كغاز عازل، وفي تغليف الكابلات، وخطوط الهاتف، وإطارات السيارات المطاطية القابلة للتمدد. وكعامل حافظ، يُستخدم النيتروجين غالبًا في باطن الأرض لإبطاء التآكل الناتج عن التلامس بين عمود الأنبوب وسوائل الطبقات الجوفية.
2. يُستخدم النيتروجين عالي النقاوة في عملية صهر المعادن وصبها لتحسين جودة المعدن المنصهر، وبالتالي تحسين جودة المسبوكات. يمنع هذا الغاز بشكل فعال أكسدة النحاس عند درجات الحرارة العالية، ويحافظ على سطح النحاس، ويغني عن عملية التخليل. يُستخدم غاز فرن الفحم النيتروجيني (تركيبه: 64.1% نيتروجين، 34.7% أول أكسيد الكربون، 1.2% هيدروجين، وكمية ضئيلة من ثاني أكسيد الكربون) كغاز واقٍ أثناء صهر النحاس، مما يضمن جودة المنتج النهائي.
3. حوالي 10% من النيتروجين المنتج كمبرد، يشمل بشكل رئيسي: التصلب المطاطي الناعم أو الشبيه بالمطاط، ومعالجة المطاط في درجات حرارة منخفضة، والانكماش البارد والتركيب، والعينات البيولوجية، مثل حفظ الدم وتبريده أثناء النقل.
٤- يمكن استخدام النيتروجين لتصنيع أكسيد النيتريك أو ثاني أكسيد النيتروجين لإنتاج حمض النيتريك. تتميز هذه الطريقة الإنتاجية بارتفاع تكلفتها وانخفاض سعرها. إضافةً إلى ذلك، يمكن استخدام النيتروجين أيضاً في تصنيع الأمونيا ونيتريد المعادن.