Tách không khí đông lạnh để sản xuất nitơ
Tách không khí đông lạnh là một phương pháp truyền thống để sản xuất nitơ, có lịch sử kéo dài vài thập kỷ. Nó sử dụng không khí làm nguyên liệu thô; sau khi trải qua quá trình nén và lọc, không khí được hóa lỏng thành không khí lỏng thông qua quá trình trao đổi nhiệt. Không khí lỏng chủ yếu là hỗn hợp của oxy lỏng và nitơ lỏng. Bằng cách tận dụng sự khác biệt về điểm sôi của chúng-ở một bầu khí quyển tiêu chuẩn, điểm sôi của oxy là -183 độ trong khi của nitơ là -196 độ -hai thành phần được tách ra thông qua quá trình chỉnh lưu không khí lỏng để tạo ra khí nitơ. Thiết bị tách không khí đông lạnh rất phức tạp, chiếm diện tích lớn, đòi hỏi chi phí cơ sở hạ tầng cao và vốn đầu tư ban đầu đáng kể cũng như chi phí vận hành cao. Hơn nữa, chu trình sản xuất khí tương đối chậm (mất 12 đến 24 giờ) và quá trình lắp đặt đòi hỏi các yêu cầu nghiêm ngặt và thời gian dài. Khi đánh giá toàn diện các yếu tố như thiết bị, lắp đặt và cơ sở hạ tầng, đối với các hệ thống có công suất dưới 3.500 Nm³/h, mức đầu tư cần thiết cho thiết bị PSA (Hấp thụ xoay áp suất) có thông số kỹ thuật tương đương thường thấp hơn từ 20% đến 50% so với thiết bị tách khí đông lạnh. Do đó, mặc dù các thiết bị tách không khí đông lạnh rất phù hợp cho việc sản xuất nitơ công nghiệp{20}quy mô lớn nhưng chúng lại tỏ ra không khả thi về mặt kinh tế đối với các ứng dụng quy mô vừa và nhỏ.
Tách không khí rây phân tử để sản xuất nitơ
Phương pháp này sử dụng không khí làm nguyên liệu thô và sàng phân tử carbon làm chất hấp phụ. Bằng cách áp dụng nguyên tắc Hấp phụ xoay áp suất (PSA)-khai thác đặc tính hấp phụ có chọn lọc của sàng phân tử carbon đối với oxy và nitơ để tạo ra khí nitơ-tách của chúng. Kỹ thuật này thường được gọi là tạo nitơ PSA. Nó đại diện cho một công nghệ sản xuất nitơ mới đã trải qua sự phát triển nhanh chóng trong những năm 1970. So với các phương pháp sản xuất nitơ truyền thống, PSA có một số ưu điểm khác biệt: quy trình đơn giản hóa, mức độ tự động hóa cao, sản xuất khí nhanh (thường trong vòng 15 đến 30 phút) và tiêu thụ năng lượng thấp. Hơn nữa, độ tinh khiết của khí sản phẩm có thể được điều chỉnh trên phạm vi rộng để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của người dùng. Thiết bị này dễ vận hành và bảo trì, đòi hỏi chi phí vận hành thấp hơn và thể hiện khả năng thích ứng mạnh mẽ với các điều kiện khác nhau. Do đó, nó có tính cạnh tranh cao trong phân khúc thiết bị sản xuất nitơ có công suất dưới 1.000 Nm³/h; ngày càng trở nên phổ biến đối với những người tiêu dùng nitơ ở quy mô vừa{14}} và nhỏ{15}}, việc tạo nitơ PSA hiện đã trở thành phương pháp ưa thích của người dùng trong các lĩnh vực này.
Tách khí bằng màng để sản xuất nitơ
Phương pháp này sử dụng không khí làm nguyên liệu thô và trong các điều kiện áp suất cụ thể, đạt được sự phân tách oxy và nitơ bằng cách khai thác tốc độ thẩm thấu khác nhau của các khí này-có các đặc tính vật lý riêng biệt-khi chúng đi qua màng phân tách. So với các thiết bị tạo nitơ khác, nó có một số ưu điểm: cấu trúc đơn giản hơn, diện tích nhỏ gọn hơn, không có van chuyển mạch, giảm yêu cầu bảo trì, sản xuất khí nhanh hơn (Ít hơn hoặc bằng 3 phút) và dễ dàng mở rộng công suất. Nó đặc biệt-phù hợp với những người sử dụng nitơ ở quy mô nhỏ-đến{7}}vừa-yêu cầu độ tinh khiết nitơ Nhỏ hơn hoặc bằng 98%, mang lại tỷ lệ hiệu suất{10}}về giá tối ưu. Tuy nhiên, khi yêu cầu về độ tinh khiết nitơ vượt quá 98%, giá thành của nó cao hơn 15% so với máy tạo nitơ PSA có thông số kỹ thuật tương đương.
