Como gas inerte en el campo industrial, la tecnología de preparación in situ del nitrógeno tiene tres esquemas principales: adsorción a presión variable (psa), separación de membranas y métodos electroquímicos, cada uno de los cuales se centra en sus principios técnicos y escenarios de aplicación.
La tecnología PSA (adsorción por presión swing) es un esquema maduro ampliamente utilizado en la actualidad. Su principio central es utilizar la diferencia entre las tasas de adsorción de oxígeno y nitrógeno en el aire por Tamiz molecular de carbono (la velocidad de difusión del oxígeno es más rápida) para lograr la separación de nitrógeno y oxígeno a través del proceso de circulación de adsorción a presión y desorción por descompresión. La tecnología PSA tiene una gran producción de nitrógeno, una alta pureza (hasta 99999%) y un inicio rápido, adecuado para las necesidades industriales a escala media y grande, como la industria química, el procesamiento de metales y otras industrias.
La tecnología de separación de membranas se realiza mediante componentes de membrana de fibra hueca. Cuando el aire comprimido pasa por el Grupo de membrana, el oxígeno, el vapor de agua y otros "gases rápidos" se descargan prioritariamente a través de la pared de la membrana debido a la alta tasa de penetración, mientras que el nitrógeno se queda en el interior de la cavidad de la membrana como "gas lento" y se recoge. La tecnología tiene una estructura compacta, sin componentes móviles y un mantenimiento simple, pero la pureza del nitrógeno suele ser del 95% al 99,5%, y la producción está limitada por el área de película y la presión de admisión, lo que es más adecuado para espacios limitados y requisitos de pureza bajos, como envases de alimentos, llenado de nitrógeno de neumáticos, etc.
La producción electroquímica de nitrógeno es una tecnología emergente que produce nitrógeno de alta pureza a través del agua electrolítica o el principio de migración iónica. Algunos sistemas primero electrolizan el agua para producir hidrógeno y oxígeno, y luego consumen oxígeno a través de reacciones catalíticas para producir nitrógeno y agua; Otros utilizan membranas electroliticas especiales para transmitir selectivamente iones. Este método puede obtener nitrógeno de alta pureza (≥ 999995%), y es seco, pero tiene un alto consumo de energía y una pequeña producción de gas, y se utiliza principalmente en laboratorios, instrumentos analíticos y otros campos.
Resumen del duelo tecnológico: el PSA ocupa la corriente principal de la industria con alta pureza y gran producción; La separación de membranas es compacta y confiable para satisfacer las necesidades de pureza media; La electroquímica sirve al campo de la precisión con una pureza súper alta. La selección debe tener en cuenta los requisitos de pureza, la demanda de gas, el costo del consumo de energía y las limitaciones de espacio, y los sistemas modernos a menudo combinan una variedad de tecnologías para optimizar la eficiencia. En el futuro, la innovación de materiales y el control inteligente promoverán aún más la evolución de la tecnología de producción de nitrógeno hacia una dirección más eficiente y baja en carbono.