Cryogene luchtscheiding voor stikstofproductie
Cryogene luchtscheiding is een traditionele methode voor de productie van stikstof, met een geschiedenis van meerdere decennia. Het gebruikt lucht als grondstof; na compressie en zuivering te hebben ondergaan, wordt de lucht door warmte-uitwisseling vloeibaar gemaakt tot vloeibare lucht. Vloeibare lucht is voornamelijk een mengsel van vloeibare zuurstof en vloeibare stikstof. Door gebruik te maken van het verschil in kookpunten-bij één standaardatmosfeer is het kookpunt van zuurstof -183 graden, terwijl dat van stikstof -196 graden -is. De twee componenten worden gescheiden door de rectificatie van de vloeibare lucht, waardoor stikstofgas ontstaat. Cryogene luchtscheidingsapparatuur is complex, neemt een grote voetafdruk in beslag, brengt hoge infrastructuurkosten en substantiële initiële kapitaalinvesteringen met zich mee, en brengt hoge exploitatiekosten met zich mee. Bovendien is de gasproductiecyclus relatief traag (duurt 12 tot 24 uur) en brengt het installatieproces strenge eisen en een lange tijdslijn met zich mee. Bij het uitgebreid evalueren van factoren zoals apparatuur, installatie en infrastructuur, voor systemen met een capaciteit van minder dan 3.500 Nm³/u, is de investering die nodig is voor een PSA-eenheid (Pressure Swing Adsorption) met gelijkwaardige specificaties doorgaans 20% tot 50% lager dan die van een cryogene luchtscheidingseenheid. Hoewel cryogene luchtscheidingseenheden dus goed-geschikt zijn voor grootschalige- industriële stikstofproductie, blijken ze economisch niet levensvatbaar voor middelgrote en kleinschalige toepassingen.
Moleculaire zeef-luchtscheiding voor stikstofproductie
Deze methode maakt gebruik van lucht als grondstof en moleculaire koolstofzeven als adsorbens. Door het principe van Pressure Swing Adsorption (PSA) toe te passen-waarbij gebruik wordt gemaakt van de selectieve adsorptie-eigenschappen van moleculaire koolstofzeven ten opzichte van zuurstof en stikstof om hun scheiding te bewerkstelligen-wordt stikstofgas geproduceerd. Deze techniek wordt gewoonlijk PSA-stikstofgeneratie genoemd. Het vertegenwoordigt een nieuwe technologie voor de productie van stikstof die in de jaren zeventig een snelle ontwikkeling heeft doorgemaakt. Vergeleken met traditionele stikstofproductiemethoden biedt PSA verschillende duidelijke voordelen: een vereenvoudigde processtroom, een hoge mate van automatisering, snelle gasproductie (doorgaans binnen 15 tot 30 minuten) en een laag energieverbruik. Bovendien kan de zuiverheid van het productgas over een breed bereik worden aangepast om aan specifieke gebruikersvereisten te voldoen. De apparatuur is eenvoudig te bedienen en te onderhouden, brengt lagere bedrijfskosten met zich mee en vertoont een sterk aanpassingsvermogen aan wisselende omstandigheden. Bijgevolg is het zeer concurrerend binnen het segment van stikstofproductieapparatuur met capaciteiten van minder dan 1.000 Nm³/u; Omdat het steeds populairder is geworden onder middelgrote- en kleine- stikstofverbruikers, is de productie van PSA-stikstof nu de voorkeursmethode geworden voor gebruikers in deze sectoren.
Membraanluchtscheiding voor stikstofproductie
Deze methode maakt gebruik van lucht als grondstof en bereikt, onder specifieke drukomstandigheden, de scheiding van zuurstof en stikstof door gebruik te maken van de verschillende permeatiesnelheden die deze gassen vertonen-die verschillende fysische eigenschappen bezitten-wanneer ze door een scheidingsmembraan gaan. Vergeleken met andere apparatuur voor het genereren van stikstof biedt het verschillende voordelen: een eenvoudiger structuur, een compactere voetafdruk, de afwezigheid van schakelkleppen, minder onderhoudsvereisten, snellere gasproductie (minder dan of gelijk aan 3 minuten) en gemakkelijke capaciteitsuitbreiding. Het is bijzonder goed-geschikt voor kleine- tot -middelgrote- stikstofgebruikers die een stikstofzuiverheid van minder dan of gelijk aan 98% nodig hebben, en biedt een optimale prijs-prestatieverhouding. Wanneer de zuiverheidseisen voor stikstof echter hoger zijn dan 98%, zijn de kosten ruim 15% hoger dan die van een PSA-stikstofgenerator met gelijkwaardige specificaties.
