हांग्झोऊ नुझुओ टेक्नोलॉजी ग्रुप कंपनी लिमिटेड

हवा से उच्च शुद्धता वाली नाइट्रोजन गैस कैसे प्राप्त करें?

1. क्रायोजेनिक वायु पृथक्करण विधि

क्रायोजेनिक पृथक्करण विधि का विकास 100 वर्षों से अधिक समय से हो रहा है और इसमें उच्च वोल्टेज, उच्च एवं निम्न वोल्टेज, मध्यम दाब तथा पूर्ण निम्न वोल्टेज जैसी विभिन्न प्रक्रिया पद्धतियाँ शामिल हैं। आधुनिक वायु पृथक्करण प्रौद्योगिकी और उपकरणों के विकास के साथ, उच्च वोल्टेज, उच्च एवं निम्न दाब तथा मध्यम वोल्टेज निर्वात प्रक्रिया लगभग समाप्त हो चुकी है। कम ऊर्जा खपत और सुरक्षित उत्पादन वाली निम्न दाब प्रक्रिया बड़े और मध्यम आकार के निम्न तापमान निर्वात उपकरणों के लिए पहली पसंद बन गई है। पूर्ण निम्न वोल्टेज वायु पृथक्करण प्रक्रिया को ऑक्सीजन और नाइट्रोजन उत्पादों के विभिन्न संपीड़न स्तरों के अनुसार बाह्य संपीड़न प्रक्रियाओं और आंतरिक संपीड़न प्रक्रियाओं में विभाजित किया गया है। पूर्ण निम्न दाब बाह्य संपीड़न प्रक्रिया निम्न दाब ऑक्सीजन या नाइट्रोजन का उत्पादन करती है, और फिर उत्पाद गैस को आवश्यक दाब तक संपीड़ित करके बाह्य कंप्रेसर के माध्यम से उपयोगकर्ता को आपूर्ति करती है। निम्न दाब संपीड़न प्रक्रिया में, आसुत द्वारा उत्पन्न तरल ऑक्सीजन या तरल नाइट्रोजन को कोल्ड बॉक्स में तरल पंपों द्वारा उपयोगकर्ता द्वारा आवश्यक दाब तक वाष्पीकृत किया जाता है, और मुख्य ऊष्मा विनिमय उपकरण में पुनः गर्म करने के बाद उपयोगकर्ता को आपूर्ति की जाती है। मुख्य प्रक्रियाओं में फ़िल्टरिंग, संपीड़न, शीतलन, शुद्धिकरण, सुपरचार्जर, विस्तार, आसवन, पृथक्करण, ऊष्मा-पुनर्मिलन और कच्ची हवा की बाहरी आपूर्ति शामिल हैं।

2. प्रेशर स्विंग एडसॉर्प्शन विधि (पीएसए विधि)

यह विधि संपीड़ित वायु को कच्चे माल के रूप में उपयोग करती है। सामान्यतः, आणविक छलनी का उपयोग अधिशोषक के रूप में किया जाता है। एक निश्चित दबाव के तहत, विभिन्न आणविक छलनी में वायु में ऑक्सीजन और नाइट्रोजन अणुओं के अवशोषण में अंतर का उपयोग किया जाता है। गैस संग्रहण में, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन का पृथक्करण किया जाता है; और दबाव हटाने के बाद आणविक छलनी अवशोषक एजेंट का विश्लेषण और पुनर्चक्रण किया जाता है।
आणविक छलनी के अलावा, अधिशोषक के रूप में एल्यूमिना और सिलिकॉन का भी उपयोग किया जा सकता है।
वर्तमान में, आमतौर पर इस्तेमाल होने वाला ट्रांसफार्मर एडसॉर्प्शन नाइट्रोजन उत्पादन उपकरण संपीड़ित वायु और कार्बन मॉलिक्यूलर सीव को एडसॉर्बेंट के रूप में उपयोग करता है। यह कार्बन मॉलिक्यूलर सीव पर ऑक्सीजन और नाइट्रोजन की एडसॉर्प्शन क्षमता, एडसॉर्प्शन दर और एडसॉर्प्शन बल में अंतर का लाभ उठाकर ऑक्सीजन और नाइट्रोजन को अलग करता है। अलग-अलग दबावों के कारण एडसॉर्प्शन क्षमता में भी अंतर होता है। सबसे पहले, हवा में मौजूद ऑक्सीजन को कार्बन अणु प्राथमिकता देते हैं, जिससे गैसीय अवस्था में नाइट्रोजन की मात्रा बढ़ जाती है। लगातार नाइट्रोजन प्राप्त करने के लिए, दो एडसॉर्प्शन टावरों की आवश्यकता होती है।

आवेदन

1. नाइट्रोजन के रासायनिक गुण अत्यंत स्थिर होते हैं और सामान्यतः अन्य पदार्थों के प्रति कोई प्रतिक्रिया नहीं करते। इस जड़त्वीय गुण के कारण इसका उपयोग कई अवायवीय वातावरणों में व्यापक रूप से किया जाता है, जैसे कि किसी विशिष्ट कंटेनर में हवा के स्थान पर नाइट्रोजन का उपयोग करना, जो इन्सुलेशन, अग्निरोधक, विस्फोट-रोधी और संक्षारण-रोधी गुणों में सहायक होता है। एलपीजी इंजीनियरिंग, गैस पाइपलाइनों और द्रवीकृत वायुमार्ग नेटवर्क में इसका उपयोग औद्योगिक और नागरिक दोनों क्षेत्रों में किया जाता है [11]। प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों और दवाओं की पैकेजिंग में आवरण गैसों के रूप में, केबलों, टेलीफोन लाइनों और दबावयुक्त रबर टायरों को सील करने में भी नाइट्रोजन का उपयोग किया जा सकता है। एक प्रकार के परिरक्षक के रूप में, ट्यूब स्तंभ और परतदार द्रव के बीच संपर्क से उत्पन्न संक्षारण को धीमा करने के लिए नाइट्रोजन को अक्सर भूमिगत रूप से प्रतिस्थापित किया जाता है।
2. धातु पिघलाने और ढलाई की प्रक्रिया में उच्च शुद्धता वाली नाइट्रोजन का उपयोग धातु के पिघले हुए भाग को परिष्कृत करने और ढलाई के सांचे की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए किया जाता है। यह गैस तांबे के उच्च तापमान ऑक्सीकरण को प्रभावी ढंग से रोकती है, तांबे की सतह को बरकरार रखती है और पिक्लिंग प्रक्रिया को समाप्त करती है। नाइट्रोजन आधारित चारकोल भट्टी गैस (जिसकी संरचना 64.1% N2, 34.7% CO, 1.2% H2 और थोड़ी मात्रा में CO2 है) तांबे को पिघलाने के दौरान एक सुरक्षात्मक गैस के रूप में कार्य करती है, जिससे तांबे के पिघले हुए भाग की सतह से उत्पाद की गुणवत्ता बनी रहती है।
3. प्रशीतन के रूप में उत्पादित नाइट्रोजन का लगभग 10% मुख्य रूप से इसमें शामिल है: आमतौर पर नरम या रबर जैसी ठोसता, कम तापमान पर संसाधित रबर, ठंडा संकुचन और स्थापना, और जैविक नमूने, जैसे कि परिवहन में रक्त संरक्षण।
4. नाइट्रोजन का उपयोग नाइट्रिक ऑक्साइड या नाइट्रोजन डाइऑक्साइड के संश्लेषण के लिए किया जा सकता है, जिससे नाइट्रिक अम्ल का निर्माण होता है। यह निर्माण विधि उच्च दक्षता वाली और कम लागत वाली है। इसके अतिरिक्त, नाइट्रोजन का उपयोग सिंथेटिक अमोनिया और धातु नाइट्राइड के निर्माण में भी किया जा सकता है।