Kriogeno odvajanje zraka za proizvodnju dušika
Kriogeno odvajanje zraka je tradicionalna metoda za proizvodnju dušika, koja ima povijest dugu nekoliko desetljeća. Kao sirovinu koristi zrak; nakon podvrgavanja kompresiji i pročišćavanju, zrak se pretvara u tekući zrak kroz izmjenu topline. Tekući zrak prvenstveno je mješavina tekućeg kisika i tekućeg dušika. Iskorištavanjem razlike u njihovim vrelištima-na jednoj standardnoj atmosferi, vrelište kisika je -183 stupnja, dok je vrelište dušika -196 stupnjeva -dvije komponente se odvajaju rektifikacijom tekućeg zraka da bi se dobio plin dušik. Oprema za kriogeno odvajanje zraka složena je, zauzima veliki prostor, zahtijeva visoke troškove infrastrukture i značajna početna kapitalna ulaganja, te uzrokuje visoke operativne troškove. Nadalje, ciklus proizvodnje plina je relativno spor (traje 12 do 24 sata), a proces instalacije uključuje stroge zahtjeve i dug vremenski rok. Kada se sveobuhvatno procjenjuju čimbenici kao što su oprema, instalacije i infrastruktura, za sustave s kapacitetom manjim od 3.500 Nm³/h, ulaganje potrebno za PSA (Pressure Swing Adsorpcija) jedinicu ekvivalentnih specifikacija obično je 20% do 50% niže od one za kriogenu jedinicu za odvajanje zraka. Shodno tome, iako su kriogene jedinice za odvajanje zraka dobro-prikladne za{-industrijsku proizvodnju dušika velikih razmjera, pokazale su se ekonomski neodrživim za srednje i male primjene.
Odvajanje zraka na molekularnom situ za proizvodnju dušika
Ova metoda koristi zrak kao sirovinu i ugljikova molekularna sita kao adsorbent. Primjenom načela adsorpcije uz promjenu tlaka (PSA)-koje iskorištava svojstva selektivne adsorpcije molekularnih sita ugljika prema kisiku i dušiku kako bi se izvršilo njihovo odvajanje-proizveden je plinoviti dušik. Ova tehnika se obično naziva stvaranje PSA dušika. Predstavlja novu tehnologiju proizvodnje dušika koja je doživjela brzi razvoj tijekom 1970-ih. U usporedbi s tradicionalnim metodama proizvodnje dušika, PSA nudi nekoliko jasnih prednosti: pojednostavljen tijek procesa, visok stupanj automatizacije, brzu proizvodnju plina (obično unutar 15 do 30 minuta) i nisku potrošnju energije. Nadalje, čistoća plinskog proizvoda može se prilagoditi u širokom rasponu kako bi se zadovoljili specifični zahtjevi korisnika. Oprema je jednostavna za rukovanje i održavanje, podrazumijeva niže operativne troškove i pokazuje snažnu prilagodljivost različitim uvjetima. Posljedično, vrlo je konkurentan u segmentu opreme za proizvodnju dušika s kapacitetima ispod 1.000 Nm³/h; stekavši sve veću popularnost među srednjim- i malim-potrošačima dušika, PSA proizvodnja dušika sada je postala preferirana metoda za korisnike u ovim sektorima.
Membransko odvajanje zraka za proizvodnju dušika
Ova metoda koristi zrak kao sirovinu i, pod određenim tlačnim uvjetima, postiže odvajanje kisika i dušika iskorištavanjem različitih stopa propusnosti koje pokazuju ti plinovi-koji posjeduju različita fizička svojstva-dok prolaze kroz membranu za odvajanje. U usporedbi s drugom opremom za proizvodnju dušika, nudi nekoliko prednosti: jednostavniju strukturu, kompaktniji otisak, odsutnost preklopnih ventila, smanjene potrebe za održavanjem, bržu proizvodnju plina (manje od ili jednako 3 minute) i jednostavnost proširenja kapaciteta. Posebno je-prikladan za male-do-srednje-korisnike dušika kojima je potrebna čistoća dušika manja ili jednaka 98%, nudeći optimalan omjer cijene-učinkovitosti. Međutim, kada zahtjevi za čistoćom dušika premašuju 98%, njegova cijena je više od 15% veća od cijene PSA generatora dušika s ekvivalentnim specifikacijama.
