空分制氮知識解答

1、空氣分離有哪幾種方法?

工業(yè)生產(chǎn)中采用的空氣分離方法有三種：

(1)深度冷凍法：先將空氣液化，然后利用氧、氮沸點的差異，在一定的設(shè)備中(精餾塔)，通過精餾過程，使氧、氮分離，此法在大型空分裝置中最為經(jīng)濟(jì)。并能生產(chǎn)純度很高的氧、氮產(chǎn)品。

(2)變壓吸附法：變壓吸附法制氧或氮是在常溫下進(jìn)行的。其機(jī)理有二條：一是利用沸石分子篩對氮的吸附親和力高于對氧的吸附親和力，以此分離氧和氮;二是利用氧在分子篩微孔中的擴(kuò)散速度大于氮的擴(kuò)散速度。在遠(yuǎn)離平衡條件下分離氧、氮。

目前，采用變壓吸附法制取氧或氮的裝置，其容量和產(chǎn)品的純度都受到一定的限制。例如用該法制氧的裝置，容量一般還不能超過4000Nm3/h，純度不超過95%;制氮的裝置，容量一般在2000Nm3/h以下，純度低于99.5%。

(3)膜分離法：利用高分子聚合薄膜的滲透選擇性，將空氣中的氧、氮組份分離的方法稱為膜分離法，用該法生產(chǎn)氧或氮的裝置，容量和純度也都有一定的局限，一般主要用來生產(chǎn)800Nm3/h以下，純度低于99.5%的氮氣產(chǎn)品。

2、氧氣有什么用途?

氧氣是地球上一切生命有機(jī)體賴以生存的物質(zhì)，它的化學(xué)性質(zhì)非常活潑，很容易與其他物質(zhì)化合生成氧化物。利用這一特性，氧在冶金、化工、國防工業(yè)等部門都得到廣泛的應(yīng)用。

在甲醇合成的生產(chǎn)中，氧氣與焦?fàn)t煤氣和蒸汽進(jìn)行部分氧化轉(zhuǎn)化反應(yīng)，可生產(chǎn)出合成甲醇的有效原料氣：氫氣、一氧化碳、二氧化碳。

3、氮氣有什么用途?

氮的分子結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，通常很難同其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，表現(xiàn)出很大的惰性，所以工業(yè)上常用它來作為保護(hù)氣。

4、氬氣有什么用途?

氬是一種惰性元素，在空氣中的容積百分率為0.93%。其用途很廣泛，例如：氬氣常作為保護(hù)氣體用于鋁、鋁合金、不銹鋼的焊接;也可用于半導(dǎo)體材料和稀有金屬的精煉以及制造碘鎢燈;用“氬一氧煉鋼法”可以獲得超低碳不銹鋼等。

5、空氣中有哪些雜質(zhì)?為什么要清除?

空氣中含有少量的水蒸汽、二氧化碳、乙炔和碳?xì)浠衔锛吧僭S灰塵等雜質(zhì)。如果讓這些雜質(zhì)進(jìn)入空分裝置，將是十分危險的，固體雜質(zhì)會磨損器件，尤其威脅高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的安全運行，帶入換熱器還會污染傳熱表面，降低換熱效果;水蒸汽和CO2等在低溫條件下會相繼凍結(jié)析出，從而堵塞氣體通道及塔板篩孔;乙炔和碳?xì)浠衔镌诰s塔中積聚過量，易引發(fā)爆炸。所以，為提高裝置運行的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，必須凈化空氣。

6、本裝置是如何清除空氣中的雜質(zhì)?

空氣中的雜質(zhì)有固體和氣體雜質(zhì)二種，固體雜質(zhì)包括粉塵、機(jī)械顆粒等，固體雜質(zhì)是在空壓機(jī)前的自潔式空氣過濾器中清除的。氣體雜質(zhì)包括H2O、CO2及CmHn等烴類化合物等，由分子篩吸附清除的。

7、水冷卻塔中污氮是怎樣把水冷卻的?

氮水冷卻塔是填料式冷卻塔。常溫的循環(huán)水從塔的頂部噴淋向下流動，從換熱器出來的污氮氣(溫度約15℃左右)自下而上流動，二者直接接觸既傳質(zhì)又傳熱，是一個比較復(fù)雜的過程，一方面由于水的溫度高于污氮的溫度，水的熱量就直接傳給污氮，水與污氮換熱，使水得到冷卻。另一方面，由于污氮是干燥的氣體，所以水的分子能不斷蒸發(fā)擴(kuò)散到污氮中去，而水蒸發(fā)需要吸收汽化潛熱，從水中不斷帶走熱量，使得水的溫度不斷降低，污氮吸濕是使水降溫的主要原因。知道這一點后，就能理解為什么有時冷卻水的出口溫度比污氮的進(jìn)口溫度還低。

8、為什么空氣經(jīng)過冷卻塔后水份含量減少?

在某一壓力下，飽和濕空氣中的含水量隨著溫度的降低而減少。空氣經(jīng)空壓機(jī)壓縮后，進(jìn)入到空氣水冷塔的工藝空氣壓力在0.5MPa(G)左右，其水份含量達(dá)到飽和狀態(tài)。在流經(jīng)空氣冷卻塔時溫度不斷降低。隨著溫度的降低，飽和水份含量在減少，即有一部分水份自空氣中析出。這部分水蒸氣凝結(jié)成水，同時放出冷凝潛熱。

9、什么叫吸附劑?對吸附劑有什么要求?

吸附用的多孔性固體叫吸附劑，對于吸附劑的要求有：

(1)吸附劑必須是多孔物質(zhì)。因為吸附只是在固體表面進(jìn)行，孔隙越多，表面積越大，吸附能力越強(qiáng)。

(2)吸附劑必須是選擇性吸附，即吸附要具有選擇性。不能吸附混合物中全部組份，只吸附要從混合物中清除的組份。

(3)吸附劑容量要大，即每公斤吸附劑所吸附的物質(zhì)量要大。如果吸附容量小，吸附劑用量就大。

(4)要具有一定的強(qiáng)度，耐壓、耐磨、不易破碎。

(5)容易再生。

(6)價格低廉。

能滿足上述條件要求，比較好的吸附劑有：常用的硅膠和鋁膠及分子篩。

10、吸附容量與哪些因素有關(guān)?

影響吸附容量的因素比較多，主要有：

(1)與吸附過程的溫度及被吸附組份的分壓有關(guān)。在被吸附組份分壓相同的情況下(或者說濃度)，吸附容量隨著溫度的升高而減小;而在相同溫度下，吸附容量隨著被吸附組份分壓(或濃度)的增大而增大，但是有個極限，當(dāng)分壓增大到一定程度后，吸附容量基本上與分壓無關(guān)。

(2)與氣體或液體的流速有關(guān)。流速越快，吸附效果越差，原因是被吸附物質(zhì)與吸附劑接觸時間短;流速低時，吸附效果要好些。

(3)與吸附劑的再生恢復(fù)程度有關(guān)。再生解吸越徹底，吸附容量就越大，反之越小。

(4)與吸附劑厚度有關(guān)。吸附劑層厚度越高，被吸物質(zhì)與吸附劑接觸時間越長，容量越大。