O nitrogênio, como gás inerte no campo industrial, tem três principais programas de preparação de campo: adsorção de pressão (PSA), separação de membrana e método eletroquímico, com foco em cada princípio técnico e cenário de aplicação.
A tecnologia PSA (adsorção por transformação) é uma solução madura atualmente amplamente utilizada. Seu princípio central é o uso de tela molecular de carbono para a diferença na taxa de adsorção de oxigênio e nitrogênio no ar (a velocidade de difusão do oxigênio é mais rápida), através do processo circular de adsorção pressurizada e desabsorção de pressão reduzida, para alcançar a separação de oxigênio de nitrogênio. A tecnologia PSA produz nitrogênio de alta pureza (até 99,999%) e é rápida em funcionamento, adequando-se às necessidades industriais de média e grande escala, como a indústria química, processamento de metais e outros.
A tecnologia de separação de membrana depende de componentes de membrana de fibra oco. Quando o ar comprimido passa pela membrana, o "gás rápido" como oxigênio e vapor de água é eliminado pela parede da membrana devido à alta taxa de penetração, e o nitrogênio é coletado como "gás lento" dentro da cavidade da membrana. A estrutura técnica é compacta, sem componentes móveis, simples de manutenção, mas a pureza do nitrogênio geralmente é de 95% -99,5%, e a área de produção sujeita à membrana e à pressão de entrada de ar são limitadas, mais adequadas para ocasiões com espaço limitado e exigências de pureza baixas, como embalagens de alimentos, carregamento de nitrogênio de pneus, etc.
O nitrogênio eletroquímico é uma tecnologia emergente que produz nitrogênio de alta pureza através da eletrólise da água ou do princípio da migração de íons. Alguns sistemas eletrólizem a água para produzir hidrogênio e oxigênio e depois consomem oxigênio para gerar nitrogênio e água por meio de reações catalíticas; Outros usam membranas especiais de eletrólitos para transportar íons seletivamente. Este método pode obter nitrogênio de alta pureza (≥99,9995%) e seco, mas com alto consumo de energia e pequena produção de gás, é usado principalmente em laboratórios, instrumentos analíticos e outras áreas.
Resumo do confronto técnico: PSA ocupa a corrente principal da indústria com alta pureza e grande produção; A separação da membrana é compacta e confiável para atender às necessidades de pureza média; A eletroquímica serve o campo da precisão com uma pureza ultra-alta. A escolha é feita considerando os requisitos de pureza, as necessidades de volume de gás, os custos de consumo de energia e as limitações de espaço, e os sistemas modernos frequentemente combinam várias tecnologias para otimizar o desempenho. No futuro, a inovação de materiais e o controle inteligente impulsionarão ainda mais a evolução da tecnologia de produção de nitrogênio em direção a mais eficiência e menos carbono.