Κρυογενικός Διαχωρισμός Αέρα για Παραγωγή Αζώτου
Ο κρυογονικός διαχωρισμός αέρα είναι μια παραδοσιακή μέθοδος για την παραγωγή αζώτου, με ιστορία πολλών δεκαετιών. Χρησιμοποιεί τον αέρα ως πρώτη ύλη. Αφού υποβληθεί σε συμπίεση και καθαρισμό, ο αέρας υγροποιείται σε υγρό αέρα μέσω ανταλλαγής θερμότητας. Ο υγρός αέρας είναι κυρίως ένα μείγμα υγρού οξυγόνου και υγρού αζώτου. Με τη μόχλευση της διαφοράς στα σημεία βρασμού τους-σε μια τυπική ατμόσφαιρα, το σημείο βρασμού του οξυγόνου είναι -183 βαθμοί ενώ του αζώτου είναι -196 βαθμοί -τα δύο συστατικά διαχωρίζονται μέσω της ανόρθωσης του υγρού αέρα για να δώσουν αέριο άζωτο. Ο κρυογονικός εξοπλισμός διαχωρισμού αέρα είναι πολύπλοκος, καταλαμβάνει μεγάλο αποτύπωμα, συνεπάγεται υψηλό κόστος υποδομής και σημαντική αρχική επένδυση κεφαλαίου και συνεπάγεται υψηλό κόστος λειτουργίας. Επιπλέον, ο κύκλος παραγωγής αερίου είναι σχετικά αργός (διαρκεί 12 έως 24 ώρες) και η διαδικασία εγκατάστασης περιλαμβάνει αυστηρές απαιτήσεις και μακρύ χρονοδιάγραμμα. Κατά την ολοκληρωμένη αξιολόγηση παραγόντων όπως ο εξοπλισμός, η εγκατάσταση και η υποδομή, για συστήματα με χωρητικότητα μικρότερη από 3.500 Nm³/h, η επένδυση που απαιτείται για μια μονάδα PSA (Pressure Swing Adsorption) ισοδύναμων προδιαγραφών είναι συνήθως 20% έως 50% χαμηλότερη από εκείνη μιας μονάδας κρυογονικού διαχωρισμού αέρα. Κατά συνέπεια, ενώ οι κρυογονικές μονάδες διαχωρισμού αέρα είναι κατάλληλες-για μεγάλη-βιομηχανική παραγωγή αζώτου, αποδεικνύονται οικονομικά μη βιώσιμες για εφαρμογές μεσαίας και μικρής κλίμακας.
Διαχωρισμός αέρα μοριακού κόσκινου για παραγωγή αζώτου
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τον αέρα ως πρώτη ύλη και τα μοριακά κόσκινα άνθρακα ως προσροφητικό. Εφαρμόζοντας την αρχή της Προσρόφησης Μετατόπισης Πίεσης (PSA)-η οποία εκμεταλλεύεται τις ιδιότητες επιλεκτικής προσρόφησης των μοριακών κόσκινων άνθρακα προς το οξυγόνο και το άζωτο για να πραγματοποιήσει τον διαχωρισμό τους-παράγεται αέριο άζωτο. Αυτή η τεχνική αναφέρεται συνήθως ως παραγωγή αζώτου PSA. Αντιπροσωπεύει μια νέα τεχνολογία παραγωγής αζώτου που αναπτύχθηκε ραγδαία κατά τη δεκαετία του 1970. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές μεθόδους παραγωγής αζώτου, το PSA προσφέρει πολλά διακριτά πλεονεκτήματα: απλοποιημένη ροή διεργασίας, υψηλός βαθμός αυτοματοποίησης, γρήγορη παραγωγή αερίου (συνήθως εντός 15 έως 30 λεπτών) και χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Επιπλέον, η καθαρότητα του αερίου προϊόντος μπορεί να ρυθμιστεί σε ένα ευρύ φάσμα για να καλύψει συγκεκριμένες απαιτήσεις του χρήστη. Ο εξοπλισμός είναι εύκολος στη λειτουργία και τη συντήρηση, συνεπάγεται χαμηλότερο λειτουργικό κόστος και επιδεικνύει ισχυρή προσαρμοστικότητα σε διάφορες συνθήκες. Κατά συνέπεια, είναι ιδιαίτερα ανταγωνιστική στο τμήμα του εξοπλισμού παραγωγής αζώτου με δυναμικότητα κάτω από 1.000 Nm³/h. Έχοντας αποκτήσει αυξανόμενη δημοτικότητα στους καταναλωτές αζώτου μεσαίας- και{-μικρής κλίμακας, η παραγωγή αζώτου PSA έχει γίνει πλέον η προτιμώμενη μέθοδος για τους χρήστες σε αυτούς τους τομείς.
Διαχωρισμός αέρα με μεμβράνη για παραγωγή αζώτου
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί τον αέρα ως πρώτη ύλη και, υπό συγκεκριμένες συνθήκες πίεσης, επιτυγχάνει τον διαχωρισμό οξυγόνου και αζώτου εκμεταλλευόμενοι τους διαφορετικούς ρυθμούς διείσδυσης που παρουσιάζουν αυτά τα αέρια-τα οποία διαθέτουν διακριτές φυσικές ιδιότητες-καθώς περνούν από μια μεμβράνη διαχωρισμού. Σε σύγκριση με άλλους εξοπλισμούς παραγωγής αζώτου, προσφέρει πολλά πλεονεκτήματα: απλούστερη δομή, πιο συμπαγές αποτύπωμα, απουσία βαλβίδων μεταγωγής, μειωμένες απαιτήσεις συντήρησης, ταχύτερη παραγωγή αερίου (λιγότερο ή ίσο με 3 λεπτά) και ευκολία επέκτασης χωρητικότητας. Είναι ιδιαίτερα κατάλληλο-για χρήστες αζώτου μικρής-προς-μέσης κλίμακας-που απαιτούν καθαρότητα αζώτου μικρότερη ή ίση με 98%, προσφέροντας βέλτιστη αναλογία απόδοσης{10}}τιμής. Ωστόσο, όταν οι απαιτήσεις καθαρότητας αζώτου υπερβαίνουν το 98%, το κόστος του είναι περισσότερο από 15% υψηλότερο από αυτό μιας γεννήτριας αζώτου PSA ισοδύναμων προδιαγραφών.
