מרכיביו העיקריים של האוויר הם חנקן (78%) וחמצן (21%), ולכן ניתן לומר שהאוויר מהווה מקור בלתי נדלה להכנת חנקן וחמצן.מפעל חמצן PSA.החנקן משמש בעיקר לאמוניה סינתטית, אטמוספרה מגנה לטיפול בחום מתכת, גז מגן אינרטי בייצור כימי (טיהור צנרת הפעלה וכיבוי, איטום חנקן של חומרים מתחמצנים בקלות), אחסון תבואה, שימור פירות, תעשייה אלקטרונית וכו'. החמצן הוא משמש בעיקר כחמצון במטלורגיה, גז עזר, טיפול רפואי, טיפול בשפכים, מפעל חנקן לספיחת נדנדות לחץ ותעשייה כימית.איך להפריד אוויר בזול כדי לייצר חמצן וחנקן היא בעיה ארוכת טווח שנחקרה ונפתרה על ידי כימאים.
לא ניתן להפיק חנקן טהור ישירות מהטבע, ולכן הפרדת אוויר היא הבחירה הראשונה.שיטות הפרדת אוויר כוללות שיטת טמפרטורה נמוכה, שיטת ספיחה בתנופת לחץ ושיטת הפרדת ממברנה.עם ההתפתחות המהירה של התעשייה, נעשה שימוש נרחב בחנקן בתעשייה כימית, אלקטרוניקה, מטלורגיה, מזון, מכונות ותחומים אחרים.הביקוש של סין לחנקן גדל בקצב שנתי של יותר מ-8%.הכימיה של חנקן אינה חיה.הוא אינרטי מאוד בתנאים רגילים ולא קל להגיב עם חומרים אחרים.לכן, חנקן נמצא בשימוש נרחב כגז תחזוקה וגז איטום בתעשיות מתכות, אלקטרוניקה, תעשייה כימית ותעשיות אחרות.באופן כללי, טוהר גז התחזוקה הוא 99.99%, וחלקם דורשים יותר מ-99.998% חנקן בטוהר גבוה.
מחולל חנקן נוזלי הוא מקור קור נוח, שנמצא בשימוש נרחב יותר ויותר באחסון זרע בתעשיית המזון, בעבודה ובגידול בעלי חיים.בייצור אמוניה סינתטית בתעשיית הדשנים נשטפת תערובת החנקן המימן בגז הזנת האמוניה הסינטטית ומזוקקת בחנקן נוזלי טהור.התוכן של גז אינרטי עשוי להיות נמוך מאוד, ותכולת הפחמן החד חמצני והחמצן לא תעלה על 20ppm.
הפרדת הממברנה של האוויר מאמצת את עקרון החדירה, כלומר, שיעורי הדיפוזיה של חמצן וחנקן בממברנת הפולימר הלא נקבוביות שונים.כאשר חמצן וחנקן נספגים על פני ממברנת הפולימר, עקב שיפוע הריכוז משני צידי הממברנה, הגז מתפזר ועובר דרך ממברנת הפולימר, ולאחר מכן נספג בצד השני של הממברנה.מכיוון שנפח מולקולת החמצן קטן מזה של מולקולת החנקן, קצב הדיפוזיה של החמצן בקרום הפולימר גדול מזה של מולקולת החנקן.באופן זה, כאשר אוויר נכנס לצד אחד של הממברנה, ניתן לקבל אוויר מועשר בחמצן בצד השני ובאותו צד ניתן לקבל חנקן.
ניתן להשיג אוויר מועשר בחנקן וחמצן באופן רציף על ידי הפרדת אוויר בשיטת ממברנה.נכון לעכשיו, מקדם הסלקטיביות של ממברנת פולימר להפרדת חמצן וחנקן הוא רק כ-3.5, וגם מקדם החדירות קטן מאוד.ריכוז החנקן של המוצר המופרד הוא 95 ~ 99%, וריכוז החמצן הוא רק 30 ~ 40%.הפרדת הממברנה של האוויר מתבצעת בדרך כלל בטמפרטורת החדר, 0.1 ~ 0.5 × 106pa.
זמן פרסום: 18 בינואר 2022