|روش های تولید آرگون در صنعت | سپهر گاز کاویان تولید کننده و تامین کننده گازهای خالص وترکیبی دارای گواهینامه ISO17025 و آزمایشگاه مرجع اداره استاندارد ایران می باشد.جهت خرید گازهای خالص و ترکیبی تماس بگیرید.02146837072– 09304304437
مقدمه
آرگون (Argon) با نماد شیمیایی Ar و عدد اتمی 18، یکی از گازهای نجیب است که به دلیل بیاثر بودن، کاربردهای گستردهای در صنعت و آزمایشگاه دارد. این گاز بیرنگ، بیبو، غیرقابل اشتعال و غیرسمی است. با وجود اینکه تنها حدود 0.93 درصد از ترکیب هوای خشک را تشکیل میدهد، تولید آن از نظر اقتصادی و صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است.
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی (Argon)
| ویژگی | مقدار |
|---|---|
| عدد اتمی | 18 |
| جرم مولی | 39.948 g/mol |
| چگالی در دمای اتاق | 1.784 g/L |
| نقطه ذوب | -189.4°C |
| نقطه جوش | -185.8°C |
| واکنشپذیری | بسیار کم (گاز نجیب) |
کاربردهای (Argon)
- جوشکاری گازهای بیاثر (GTAW و MIG): به عنوان گاز محافظ برای جلوگیری از اکسید شدن فلزات.
- ساخت نیمههادیها و قطعات الکترونیکی: جلوگیری از ورود اکسیژن و رطوبت به محفظههای حساس.
- لامپهای فلورسنت و هالوژن: پر شدن لامپها برای افزایش طول عمر.
- کروماتوگرافی گازی: به عنوان گاز حامل در آنالیزهای دقیق.
- بیهوشی و مصارف پزشکی: به عنوان گاز بیاثر در شرایط خاص.
- حفظ مواد حساس در آزمایشگاه: جلوگیری از واکنش مواد با اکسیژن یا رطوبت هوا.
روشهای تولید (Argon)در صنعت
1. تقطیر جزء به جزء هوای مایع (Cryogenic Distillation)
مراحل فرآیند:
- فشردهسازی هوا: ابتدا هوای محیط توسط کمپرسور فشرده میشود.
- خالصسازی اولیه: حذف ناخالصیهایی مانند گرد و غبار، CO₂، بخار آب توسط جاذبها.
- سردسازی هوا: با استفاده از سیستمهای تبرید، هوا تا دمای حدود -200 درجه سانتیگراد سرد شده و به مایع تبدیل میشود.
- تقطیر جزء به جزء: با استفاده از ستون تقطیر، گازهای موجود در هوا بر اساس تفاوت نقطه جوش جدا میشوند.
- نقطه جوش اکسیژن: -183°C
- نقطه جوش نیتروژن: -196°C
- نقطه جوش آرگون: -185.8°C
- جمعآوری (Argon): آرگون بین نیتروژن و اکسیژن قرار دارد و در بخشی از ستون تقطیر به صورت مجزا جمعآوری میشود.
مزیت: تولید همزمان آرگون، نیتروژن و اکسیژن
چالش: نیاز به انرژی زیاد و تجهیزات سرمایشی پیشرفته
2. استخراج (Argon)از اکسیژن با خلوص بالا
در برخی از پالایشگاهها یا صنایع پتروشیمی که اکسیژن با خلوص بالا تولید میشود، آرگون به عنوان ناخالصی در گاز اکسیژن وجود دارد (معمولاً 2 تا 5 درصد). این مقدار میتواند با استفاده از ستونهای تقطیر اختصاصی جدا و بازیابی شود.
3. تولید بهصورت محصول جانبی در صنعت فولاد
در صنعت فولاد، بهویژه در فرآیند تولید فولاد با کورههای قوس الکتریکی، آرگون بهعنوان گاز خنثی تزریق میشود. گاز آرگون پس از جداسازی از سیستم میتواند تا حدودی بازیافت و مورد استفاده مجدد قرار گیرد.
روشهای خالصسازی آرگون
پس از استخراج آرگون خام، این گاز معمولاً حاوی ناخالصیهایی مانند اکسیژن و نیتروژن است. برای دستیابی به (Argon)با خلوص بالا یا فوقخالص (High-purity Argon) مراحل زیر انجام میشود:
1. تقطیر نهایی (Final Rectification):
ستونهای تقطیر اختصاصی برای حذف باقیمانده نیتروژن یا اکسیژن.
1. تقطیر نهایی (Final Rectification):
برای تولید آرگون با خلوص حدود 99.99% در مقیاس کوچک.
3. فیلتراسیون و عبور از بسترهای کاتالیستی:
جهت حذف ردیابی از گازهای فعال مانند O₂ و H₂O.
تولید (Argon)در مقیاس آزمایشگاهی
در آزمایشگاهها، به دلیل هزینه بالا و پیچیدگی تجهیزات برودتی، تولید مستقیم آرگون چندان رایج نیست، اما در موارد خاص میتوان از روشهای زیر استفاده کرد:
1. استفاده از ژنراتور گاز با تکنولوژی PSA
ژنراتورهای PSA (Pressure Swing Adsorption) برای تولید نیتروژن و اکسیژن رایجاند، اما برخی مدلهای خاص توانایی تولید آرگون با خلوص متوسط (~95%) را دارند. این روش برای کاربردهای عمومی آزمایشگاهی قابلقبول است.
2. تولید بهصورت جانبی از تقطیر هوای مایع
در برخی آزمایشگاههای پیشرفته که به تجهیزات تقطیر کرایوژنیک مجهز هستند (مانند آزمایشگاههای تحقیقاتی فیزیک یا مواد)، (Argon)با خلوص بالا میتواند بهصورت محصول جانبی از تقطیر هوا به دست آید.
3. بازیابی (Argon)از مخلوطهای گازی
در برخی کاربردهای تحقیقاتی، مخلوطهای حاوی آرگون پس از استفاده از طریق فرآیند جداسازی (مانند کروماتوگرافی گازی یا جذب سطحی) مجدداً تصفیه و بازیابی میشوند.
ذخیرهسازی و حمل (Argon)
- در سیلندرهای تحت فشار: رایجترین روش برای آرگون گازی.
- در تانکهای کرایوژنیک: برای آرگون مایع (دما: -185°C)
- شرایط نگهداری: در محل خشک، خنک و دور از حرارت و جرقه
جمعبندی
(Argon)با وجود سهم کم در ترکیب هوای زمین، یکی از گازهای بسیار مهم در صنایع جوشکاری، الکترونیک، پزشکی و آزمایشگاهها است. روش اصلی استخراج آرگون در صنعت از طریق تقطیر جزء به جزء هوای مایع انجام میشود. برای دستیابی به آرگون با خلوص بالا، نیاز به خالصسازی از طریق تقطیر نهایی یا فرآیندهای جذب سطحی وجود دارد. در مقیاس آزمایشگاهی، تولید مستقیم بهندرت انجام میشود، اما در برخی مراکز پیشرفته قابل اجراست.
بدون دیدگاه