HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO., LTD.

Wie gewinnt man hochreines Stickstoffgas aus der Luft?

1. Kryogene Luftzerlegungsmethode

Das kryogene Trennverfahren hat eine über 100-jährige Entwicklungsgeschichte und wurde in verschiedenen Prozessen wie Hochspannung, Hoch- und Niederspannung, Mitteldruck und Niederspannungsverfahren eingesetzt. Mit der Entwicklung moderner Luftzerkleinerungstechnologie und -ausrüstung wurden Hochspannung, Hoch- und Niederdruck sowie Mittelspannungsvakuumverfahren weitgehend eliminiert. Das Niederdruckverfahren mit geringerem Energieverbrauch und sichererer Produktion hat sich zur ersten Wahl für große und mittelgroße Niedertemperatur-Vakuumanlagen entwickelt. Der Niederspannungs-Luftzerkleinerungsprozess wird entsprechend der unterschiedlichen Kompressionsverbindungen von Sauerstoff- und Stickstoffprodukten in externe und interne Kompressionsprozesse unterteilt. Der externe Niederdruck-Kompressionsprozess erzeugt Niederdrucksauerstoff oder -stickstoff und komprimiert das Produktgas anschließend auf den erforderlichen Druck, um es über einen externen Kompressor dem Verbraucher zur Verfügung zu stellen. Niederdruck im Niederdruck-Kompressionsprozess: Der durch Destillation erzeugte flüssige Sauerstoff oder flüssige Stickstoff wird von Flüssigkeitspumpen in der Coldbox aufgenommen, verdampft auf den vom Verbraucher benötigten Druck und wird nach Wiedererwärmung im Hauptwärmetauscher dem Verbraucher zur Verfügung gestellt. Die wichtigsten Prozesse sind Filterung, Kompression, Kühlung, Reinigung, Kompressor, Expansion, Destillation, Trennung, Wärmerückführung und externe Zufuhr von Rohluft.

2. Druckwechseladsorptionsverfahren (PSA-Verfahren)

Dieses Verfahren basiert auf Druckluft als Ausgangsmaterial. In der Regel wird ein Molekularsieb als Adsorptionsmittel verwendet. Unter einem bestimmten Druck wird der Unterschied in der Absorption von Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen in der Luft in verschiedenen Molekularsieben ausgenutzt. Bei der Gassammlung wird die Trennung von Sauerstoff und Stickstoff durchgeführt. Das Absorptionsmittel des Molekularsiebs wird nach der Druckentlastung analysiert und recycelt.
Als Adsorbentien kommen neben Molekularsieben auch Aluminiumoxid und Silikon infrage.
Derzeit gängige Adsorptionsanlagen zur Stickstoffgewinnung in Transformatoren basieren auf Druckluft und Kohlenstoffmolekularsieben als Adsorptionsmittel. Sie nutzen die unterschiedlichen Adsorptionskapazitäten, Adsorptionsraten und Adsorptionskräfte von Sauerstoff und Stickstoff auf Kohlenstoffmolekularsieben. Unterschiedliche Spannungen führen zu unterschiedlichen Adsorptionskapazitäten, um eine Trennung von Sauerstoff und Stickstoff zu erreichen. Zunächst wird der Sauerstoff in der Luft durch Kohlenstoffmoleküle priorisiert, wodurch Stickstoff in der Gasphase angereichert wird. Um kontinuierlich Stickstoff zu gewinnen, sind zwei Adsorptionstürme erforderlich.

Anwendung

1. Stickstoff ist chemisch sehr stabil und reagiert im Allgemeinen nicht auf andere Substanzen. Diese Trägheitseigenschaft ermöglicht seinen breiten Einsatz in vielen anaeroben Umgebungen, beispielsweise als Luftersatz in speziellen Behältern, der eine isolierende, flammhemmende, explosions- und korrosionsbeständige Funktion hat. LPG-Technik, Gaspipelines und verflüssigte Bronchialnetze werden in der Industrie und zivilen Nutzung eingesetzt [11]. Stickstoff kann auch in der Verpackung von verarbeiteten Lebensmitteln und Medikamenten, als Abdeckgas, zum Abdichten von Kabeln, Telefonleitungen und in unter Druck stehenden Gummireifen verwendet werden, die sich ausdehnen können. Als Konservierungsmittel wird Stickstoff häufig im Untergrund ersetzt, um die durch den Kontakt zwischen Rohrsäule und Schichtflüssigkeit entstehende Korrosion zu verlangsamen.
2. Hochreiner Stickstoff wird im Metallschmelzgussprozess verwendet, um die Metallschmelze zu verfeinern und die Qualität des Gussrohlings zu verbessern. Das Gas verhindert wirksam die Hochtemperaturoxidation von Kupfer, erhält die Oberfläche des Kupfermaterials und macht den Beizprozess überflüssig. Stickstoffbasiertes Holzkohleofengas (Zusammensetzung: 64,1 % N2, 34,7 % CO, 1,2 % H2 und eine geringe Menge CO2) dient als Schutzgas beim Kupferschmelzen, sodass die Oberfläche der Kupferschmelze die Produktqualität erhält.
3. Etwa 10 % des als Kühlmittel produzierten Stickstoffs werden hauptsächlich für folgende Zwecke verwendet: für die üblicherweise weiche oder gummiartige Verfestigung, für die Verarbeitung von Gummi bei niedrigen Temperaturen, für die Kaltkontraktion und -installation sowie für biologische Proben, wie z. B. Blutkonservierung und Kühlung beim Transport.
4. Stickstoff kann zur Synthese von Stickoxid oder Stickstoffdioxid verwendet werden, um Salpetersäure zu erzeugen. Dieses Herstellungsverfahren ist teuer und günstig. Darüber hinaus kann Stickstoff auch zur Herstellung von synthetischem Ammoniak und Metallnitrid verwendet werden.