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    全面解析氮气制备方法

    2018-11-9 17:21:48

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    一、氮气基础知识
    1.空气的成分比例
    正常的空气成分按体积分数计算是:氮(N2)约占78%,氧(O2)约占21%,稀有气体约占0.94%(氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe、氡Rn),二氧化碳(CO2)约占0.03%,还有其他气体和杂质约占0.03%,如臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、水蒸气(H2O)等。
    2.氮气的基本介绍
    氮气化学式为N2,是一种无色无味无毒的气体,而且一般氮气比空气密度小。氮气占大气总量的78.12%(体积分数),是空气的主要成份。在标准大气压下,冷却至-195.8℃时,变成没有颜色的液体。冷却至-209.8℃时,液态氮变成雪状的固体。
    氮气的化学性质不活泼,常温下很难跟其他物质发生反应,但在常温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化,用来制取对人类有用的新物质。
    二、氮气的制备方法
    1.深冷空分制氮
    它是一种传统的空分技术,已有100余年的历史。它的特点是产气量大,产品氮纯度高,无须再纯化便可产出99.999%以上高纯度氮气。但它工艺流程复杂,占地面积大,基建费用高,需要专门的维修力量,操作人员较多,每次开机要18-24h,产气慢。要在标准大气压下,冷却至-195.8℃时,变成没有颜色的液体,冷却至-209.86℃时,液态氮变成雪状的固体。它适宜于大规模工业制氮,氮气成本高。
    2.膜分离制氮
    膜分离空分制氮也是非低温制氮技术的一种,是80年代国外迅速发展起来的一种新的制氮方法,在国内推广应用还是近几年的事。
    膜分离制氮是以空气为原料,在一定的压力下,利用氧和氮在中空纤维膜中的不同渗透速率来使氧、氮分离制取氮气。
    它与上述制氮方法相比,具有设备结构简单、体积小、无切换阀门、操作维护也更为简便、产气更快(3min以内)、增容更方便等特点,但中空纤维膜对压缩空气清洁度要求更严,膜易老化而失效,难以修复,需要换新膜。
    膜分离制氮比较适合氮气纯度要求在≤98%左右的中小型用户。当要求氮气纯度高于98%时,它与同型号的变压吸附制氮机相比,价格要高出30%左右。
    3.变压吸附制氮
    气体的分离技术是非低温气体分离技术的重要分支,是人们长期来努力寻找比深冷法更简单的空分方法的结果。
    变压吸附制氮是以空气为原料,用碳分子筛作吸附剂,利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性,在常温下,加压吸附,减压解吸,使氧和氮分离,从而制取氮气。
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