1。分数蒸留:
* 原則: これは最も一般的な産業方法です。窒素(77 k)と酸素(90 K)の間の沸点の違いに依存しています。
* プロセス: 混合物を非常に低い温度(-196°C未満)に冷却します。温度が低下すると、窒素液化が最初に液化します。液体窒素が収集され、気相に酸素が残ります。このプロセスを繰り返して、両方のガスの純度を高めることができます。
2。膜分離:
* 原則: この方法では、窒素が酸素よりも容易に通過できる半透過性膜を使用します。
* プロセス: ガス混合物は膜に通過し、窒素はより速く拡散し、片側に窒素が濃縮された流れが生成され、もう片方の酸素が濃縮された流れが生成されます。
3。極低温吸着:
* 原則: この方法は、低温でのガスを吸着する特定の材料(ゼオライトなど)の能力を利用しています。
* プロセス: ガス混合物を低温まで冷却し、吸着剤ベッドを通過させます。吸着剤は選択的に酸素に結合し、窒素を通過させます。吸着した酸素は、吸着剤を加熱することにより、後で放出することができます。
4。圧力スイング吸着(PSA):
* 原則: 極低温吸着に似ていますが、圧力の変化を使用してガスを分離します。
* プロセス: 混合物は、高圧で吸着剤ベッドを通過し、酸素を吸着させます。次に、圧力が下げられ、吸着された酸素が放出されます。この方法は、小規模な分離に使用できます。
5。化学吸収:
* 原則: この方法では、ガスの1つと優先的に反応する化学物質を使用します。
* プロセス: ガス混合物は、アミン溶液などの酸素と反応する化学物質の溶液を通過します。酸素は混合物から除去され、窒素を残します。
最良の方法を選択します
最良の分離方法は、次のような要因に依存します。
* 生産の規模: 分数蒸留は、大規模な生産に最適です。
* 純度要件: いくつかの方法は、他の方法よりも高い純度を達成します。
* コスト: さまざまな方法には、それらに関連するさまざまなコストがあります。
* エネルギー消費: いくつかの方法は、他の方法よりもエネルギー集約型です。
たとえば、分数蒸留は窒素と酸素の大規模な生産のための最も一般的な産業方法ですが、PSAは小規模な用途によく使用されます。