Азот на производстве: покупать или производить самостоятельно?

Если на производстве необходимо использование азота, то его можно приобрести у сторонних поставщиков. Азот, как правило, поставляется в трёх видах:

• автоцистерны с жидким азотом;
• азот в баллонах высокого давления;
• в сосудах Дьюара - ёмкостях большего, чем баллоны, объёма, с термоизоляцией.

Все эти способы снабжения производства азотом имеют целый ряд недостатков, более или менее существенных для разных условий производства, но имеющих место на любом предприятии, закупающем азот на стороне. Основными из недостатков сторонней закупки азота являются:

• Высокая цена. В цену покупного азота, помимо его себестоимости и рентабельности, заложены расходы на его транспортировку, аренду ёмкостей и другие;
• Высокая опасность. Предприятие вынуждено транспортировать опасный газ в баллонах высокого давления или с критически низкими температурами, соответственно вынуждено нести высокие затраты на обеспечение безопасности транспортировки и технологического процесса;
• Зависимость от поставщика. Ближайший поставщик азота часто держит монополию в регионе, и потребитель азота вынужден принимать его условия и цены. При отсутствии альтернативных поставщиков, покупатель вынужден мириться с возможными перебоями в поставках, которые могут привести к недешёвым простоям производства. Кроме этого, монополист не всегда обеспечивает необходимое качество продаваемого азота;
• Неудобство применения. Покупаемый азот нужно где-то хранить, занимая складские площади. Ёмкости с азотом нужно постоянно перемещать из склада в цех и обратно.

Есть и другие проблемы, связанные с закупкой азота и хорошо известные на производстве.

Собственное производство азота

Для избавления от вышеописанных проблем, предприятия приобретают собственные установки для получения азота. В настоящее время существуют три зарекомендовавших себя технологии получения азота: адсорбционная, мембранная и криогенная.

Адсорбционная технология

В адсобционной технологии используется адсорбент - твёрдое вещество, способное поглощать определённые компоненты газовой смеси.
Адсобционная установка имеет камеру с адсорбентом, через которую пропускают атмосферный воздух. Адсорбент пропускает азот и задерживает другие компоненты воздушной смеси. После насыщения адсорбента, обогащённый азотом воздух прогоняется через другую камеру, в то время как первая регенерируется и освобождается от поглощенных компонентов. Цикл повторяется до получения азота необходимой чистоты. Адсорбционная технология позволяет производить азот чистотой до 99,9995%.
Адсорбционные установки работают при температурах, близких к комнатной, несложны в монтаже, достаточно компактны. Адсорбент заменяется по мере необходимости.

Мембранная технология

Мембранная технология основана на разнице в скорости прохождения компонентов воздушной смеси через полые волокна, называемых мембранами. При подаче сжатого воздуха через картридж с мембранами, большинство компонентов воздуха, таких как кислород, водяной пар и другие газы, выходят через стенки мембран, а азот задерживается и проходит до конца картриджа.
Мембранные установки надёжны и неприхотливы, имеют долгий срок службы, могут использоваться как воздушные компрессоры, не имеют движущихся частей и функционируют при температурах от -40 до +60°C. К недостаткам следует отнести их малую производительность и относительно низкую чистоту получаемого азота, которая может достигать 99,95%.

Криогенная технология

Криогенная технология производства азота относится к самым сложным и дорогостоящим, но позволяет получить азот чистотой до 99,9999%. Кроме того, это единственная технология, позволяющая получить жидкий азот, и которая позволяет в промышленных масштабах одновременно производить несколько газов, например, азот, кислород и аргон.
Технология основана на разности температур кипения газов воздушной смеси. Воздух очищается адсорбентами, сжимается и охлаждается до криогенных температур, затем подаётся в ректификационную колонну, где газы разделяются по температуре кипения.
Криогенная установка - это целый комплекс сооружений. К недостаткам можно отнести сложность обслуживания, большую занимаемую площадь, длительные стадии запуска и остановки. Криогенная технология оправдывает себя только при относительно больших объёмах производства.