Три способа получения азота из атмосферного воздуха

Воздух является смесью газов, основную часть которой составляет азот, около 21 процента – кислород, 1 процент занимают инертные газы (аргон, криптон, гелий) и около 0,04 % приходится на углекислый газ. Продукты разделения воздуха, в том числе азот, широко востребованы различными потребителями. Доступность сырья для получения сделала возможной работу современных генераторов азота в любом месте – от нефтяного месторождения до шиномонтажной мастерской.

Технологии разделения воздуха

Основными способами получения промышленных количеств азота различной степени чистоты из атмосферного воздуха являются:

• адсорбционное;
• мембранное;
• криогенное разделение.

При любом способе атмосферный воздух предварительно очищают и освобождают от конденсата с помощью рефрижераторного осушителя.

Адсорбционное разделение

При разделении в адсорбере воздух пропускают через слой пористого адсорбента, подобранного таким образом, чтобы максимально поглощать все газы кроме азота. За счет пористости достигается большая площадь соприкосновения адсорбента с воздухом. Есть два типа адсорберов: непрерывного и периодического действия.

Мембранная сепарация

Принцип работы мембранного генератора основан на том, что разные газы проникают через мембрану из поливолокна с разной скоростью. Разделение происходит за счет разности парциального давления отдельных газов, которые мембрана пропускает избирательно.

Криогенный способ

Криогенное разделение воздуха на отдельные компоненты стало возможным после обнаружения важного общего свойства для жидкостей – наличия пороговой температуры перехода в газовую фазу. При охлаждении сжатого воздуха до минус 145 градусов Цельсия он превращается в жидкость.

Для разделения нужны еще более низкие температуры. Азот начинает испаряться первым при -195,64°С, а кислород при -182,82°С. В ректификационной колонне вверх поднимается азот, а в оставшейся жидкости увеличивается концентрация кислорода.

Если нужны и остальные продукты разделения воздуха, процесс продолжают для каждого газа в отдельности, добиваясь нужной чистоты на дополнительных ректификационных колоннах.