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氮氧分离器(如何实现空气中氮气和氧气的分离?)

来源:www.haichao.net  时间:2023-02-21 15:10   点击:99  编辑:admin   手机版

一、如何实现空气中氮气和氧气的分离?

空气的主要成分是氮气(占78%)和氧气(占21%),因此,可以说空气是制备氮气和氧气取之不尽的源泉.氮气主要用于合成氨、金属热处理的保护气氛、化工生产中的惰性保护气(开停车时吹扫管线、易氧化物质的氮封、压料)、粮食贮存、水果保鲜和电子工业等.氧气主要用于冶金、助燃气、医疗、废水处理和化学工业中的氧化剂等.如何廉价地分离空气制取氧气和氮气,这是化工工作者长期潜心研究解决的问题.

工业上分离空气的传统方法是采用深冷分离法,即将空气冷却到-150℃以下,再用低温精馏的方法实现分离.该法可以同进得到氮气和氧气,还可以得到液氮和液氧.但是,低温精馏法存在能耗高、流程长、启动过程长、设备维护要求高等缺点,因此近十几年来受到了变压吸附法和膜分离法等新兴分离方法的严峻挑战.

变压吸附法 变压吸附法分离空气的机理有两种.一种是利用5A沸石分子筛的选择吸附特性,即5A沸石分子筛对氮气的平衡吸附量大于对氧气的平衡吸附量,这样当空气通过沸石床层时氮气就被吸附,流出氧气作为产品.当沸石吸附氮气饱和后,停止通入空气,并把床层抽成真空,抽出的氮气作为产品.另一种是利用碳分子筛的运态吸附特性,即碳分子筛对氧气和氮气的平衡吸附量相差不大,但由于氧气的分子尺寸(2.8×3.9)比氮气的分子尺寸(3.0×4.1)小,因而氧气在碳分子筛中的扩散速度快,吸附量也大,于是氧气在碳分子筛中的扩散速度快,吸附量也大,于是氧气被吸附,流出氮气作为产品.隔一段时间后,停止通入空气,把床层抽真空使碳分子筛再生.该法通常是在吸附阶段为0.0.5×106Pa、解吸阶段为常压或真空及常温的条件下进行的,在工业上很容易实现.

用变压吸附法分离空气可以得到富氧空气和99.9%的纯氮气,耗电量均小于1.0kwh/m3.目前,世界上用5A沸石分了筛制氧以日本最为成熟,氧浓度可达96%,耗电量仅为0.4kwh/m3.

总之,用变压吸附法分离空气具有能耗低、流程短、开停车时间短、自动控制、产品浓度可调等等优点,可望有较大的发展.

膜分离法 膜法分离空气利用的是渗透原理,即氧气和氮气在非多孔高分子膜内的扩散速率不同.当氧气和氮气吸附在高分子膜表面时,由于膜两侧存在着浓度梯度,使气体扩散并通过高分子膜,接着在膜的另一侧解吸.因为氧气分子的体积小于氮气分子,因而氧气在高分子膜内的扩散速率大于氮气,这样,当空气通入膜的一侧时,在另一侧就可以得到富氧空气,同一侧得到氮气.

用膜法分离空气可以连续得到氮气和富氧空气.目前的高分子膜对氧、氮分离的选择性系数只有3.5左右,渗透系数也较小.分离得到的产品氮气浓度为95~99%,氧气浓度仅为30~40%.膜法分离空气一般是在常温和压力为0.0.5×106Pa的条件下操作的.

由于变压吸附法和膜法的崛起,中小规模的深冷空分装置已开始让出一部分市场.目前,变压吸附法和膜法的主要缺点是产品浓度不够高、回收率较低,这要通过改进吸附剂和高分子膜来克服.

二、制作一个制氧机,怎么分离氮气和氧气,说明工作原理?

比较常见的两种方法都属于物理分离法

一种是将空气液化,然后升高温度,利用氧气和氮气气化点不同,达到分离目的

另一种是利用氧气分子和氮气分子的直径差异,用分子筛分离,就像工地上筛黄沙一样,粗大的黄沙颗粒或者杂志留在筛网上,细小的沙粒落下。分子筛虽然结构更精密复杂,但原理是一样的。

三、氧气氮气的分离是什么?

是的;根据利用氧和氮的沸点的不同,在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝,将氧气和氮气分离开来,得到纯氧(可以达到99.6%的纯度)和纯氮(可以达到99.9%的纯度)。如果增加一些附加装置,还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体。【该方法就是蒸馏。】

四、氮氧分离原理?

工业上制造氧气用分离空气精馏的方法,将空气降温加压,使空气液化,然后升温,氧的沸点是-182.962℃,氮的沸点是-195.8℃注意是零下的,所以先得到氮气,然后是氧气

工业制氧机的原理是利用空气分离技术,首先将空气以高密度压缩再利用空气中各成分的冷凝点的不同使之在一定的温度下进行气液脱离,再进一步精馏而得;家用制氧机工作原理:利用分子筛物理吸附和解吸技术。制氧机内装填分子筛,在加压时可将空气中氮气吸附,剩余的未被吸收的氧气被收集起来,经过净化处理后即成为高纯度的氧气。

目前大部分医疗用制氧机采用了PSA(变压吸附)空气分离制氧技术,它是基于吸引剂(沸石分子筛)对空气中氧、氮吸附能力的差异来实现氧、氮的分离。当空气进入装有吸附剂的床层时,氮气吸附能力较强被吸附,而氧气不被吸附,这样可以在吸附床出口端获得高浓度的氧气。由于吸附剂具有其吸附量随压力变化的特性,改变其压力,可使吸附交替进行吸附与解吸操作。

五、工业上如何将氮气和氧气分离。(详细)?

根据他们的沸点不同,而分离首先将空气高压、低温使液化,氮气沸点为-195.8℃,氧气沸点为-183℃,只要把温度控制在大于-195.8℃小于-183℃就可以气、液分离了。

六、分离液态空气中的氧气和氮气原理?

分离液态空气法是氧气的工业制法。利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低,先将空气加压降温变成液态,然后再加热,由于液氮的沸点(-196摄氏度)比氧气的沸点(-183摄氏度)低,氮气首先从液态空气中蒸发出来,留下的就是液态氧气。

分离液态空气法是物理变化,物质的熔沸点是物理性质,分离液态空气法是根据气体的沸点不同来分离的。

七、空气分离器的工作原理?

变压吸附制氮(简称PSA制氮)是一种先进的气体分离设备,以优质的碳分子筛(CMS)为吸附剂,采用常温下变压吸附原理(PSA)分离空气制取高纯度的氮气。

氧、氮两种气体在分子筛表面上的扩散速率不同,直径较小的气体分子(O2)扩散速率较快,较多的进入碳分子筛微孔,直径较大的分子N2扩散速率较慢,进入碳分子筛微孔较少。

利用碳分子筛对氮和氧的这种选择吸附性差异,当压缩空气通过碳分子筛吸附塔时,氧在吸附相富集,氮在气体相富集,可使氧氮分离,在PSA条件下连续制取氮气。

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