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發(fā)布時(shí)間: 2021-06-23 11:09:38

來源: 粵佳氣體

作者: 小粵

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氮?dú)獾闹迫》椒ㄓ心男?？氮?dú)獬Ｓ玫闹苽浞椒ㄓ幸簯B(tài)空氣分餾法、深冷分離法、膜分離法、變壓吸附法（PSA法）、變壓吸附法（PSA法）等。氮是地球上第30大最豐富的元素?？紤]到氮?dú)庹即髿饬康?/5，即占大氣的78%以上，我們幾乎可以使用無限量的氮?dú)狻?br /> 液態(tài)空氣分餾法
氮?dú)庵饕菑拇髿庵蟹蛛x或含氮化合物的分解制得的。[1]每年通過液化空氣生產(chǎn)超過3,300萬噸的氮?dú)?，然后使用分餾的方法在大氣中生產(chǎn)氮?dú)庖约捌渌麣怏w。
深冷分離法
深冷分離法又稱為低溫精餾法，利用空氣中氮?dú)馀c氧氣的沸點(diǎn)不一致來分離氧氣和氮?dú)狻Ｓ捎诘獨(dú)獾姆悬c(diǎn)（-196℃）低于氧氣（-183℃），在液態(tài)空氣的蒸發(fā)過程中，液氮比液氧更容易變成氣態(tài)，而在空氣液化過程中，氧氣比氮?dú)飧菀鬃兂梢簯B(tài)。由于氮?dú)馀c氧氣的沸點(diǎn)相差不大，液態(tài)空氣與氣態(tài)空氣需經(jīng)過反復(fù)多次的蒸發(fā)、冷凝、再蒸發(fā)過程（該過程稱為低溫精餾過程），最終在精留塔頂部氣相餾分中就可以過得較高高純度的氮?dú)?，氮?dú)獾募兌热Q于精餾塔的塔板級(jí)數(shù)和精餾效率。
深冷分離法工藝已經(jīng)歷了100多年的發(fā)展，先后經(jīng)歷了高壓、高低壓、中壓和全低壓流程等多種不同的工藝流程。隨著現(xiàn)代空分工藝技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展，高壓、高低壓、中壓空分流程已基本被淘汰，能耗更低、生產(chǎn)更安全的全低壓流程已成為大中型低溫空分裝置的首選。全低壓空分工藝根據(jù)氧氮產(chǎn)品壓縮環(huán)節(jié)不同，又分為外壓縮流程和內(nèi)壓縮流程。全低壓外壓縮流程生產(chǎn)出低壓氧氣或氮?dú)?，然后?jīng)外置的壓縮機(jī)將產(chǎn)品氣體壓縮至所需壓力供給用戶。全低壓內(nèi)壓縮流程將精餾產(chǎn)生的液態(tài)氧或液態(tài)氮在冷箱內(nèi)通過液體泵加壓至用戶所需壓力后汽化，并在主換熱器內(nèi)復(fù)熱后供給用戶。主要工藝過程為原料空氣過濾、壓縮、冷卻、純化、增壓、膨脹、精餾、分離、復(fù)熱、外供。
膜分離法
膜分離技術(shù)是基于薄膜對(duì)氣體組分具有選擇性滲透和擴(kuò)散的特性，以達(dá)到氣體分離和純化的目的。氣體中各種組分透過膜的速度不同，每種組分透過膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性和膜兩面的分壓差有關(guān)。透過膜的氣體組分不可能達(dá)到100%的純度。氣體分離膜通?？煞譃槎嗫撞馁|(zhì)和非多孔材質(zhì)，它們無機(jī)物（多孔玻璃、陶瓷、金屬、電子導(dǎo)電性固體和鈀合金等）或有機(jī)高分子（微孔聚乙烯、多孔醋酸纖維、均質(zhì)醋酸纖維、聚硅氧烷橡膠和聚碳酸脂）組成。
凈化后的壓縮空氣經(jīng)過緩沖罐，聯(lián)合過濾器后由膜組一端進(jìn)入，氣體分子在壓力作用下首先在膜的高壓側(cè)接觸?；旌蠚怏w在膜的高壓側(cè)表面以不同的溶解度溶于膜內(nèi)，然后在膜兩側(cè)壓力差的推動(dòng)下，混合氣體的分子以不同的速度向膜的低壓側(cè)擴(kuò)散。經(jīng)過溶解和擴(kuò)散兩個(gè)過程的選擇，最終混合氣體被分離成各個(gè)組分。例如：空氣、氧氣的透過速度大于氮?dú)?，?jīng)過膜分離之后，高壓側(cè)留下的氣體富氮，而透過去的氣體富氧。
變壓吸附法（PSA法）
該方法是以壓縮空氣為原料，一般以分子篩為吸附劑，在一定的壓力下，利用空氣中氧氣和氮?dú)夥肿釉诓煌肿雍Y表面吸附量的差異，在一定時(shí)間內(nèi)氧在吸附相富集，氮在氣體相富集，實(shí)現(xiàn)氧、氮分離；而卸壓后分子篩吸附劑解析再生，循環(huán)使用。[3]吸附劑除了分子篩之外，還可應(yīng)用活性氧化鋁、硅膠等。
目前，常用變壓吸附制氮裝置是以壓縮空氣為原料，碳分子篩為吸附劑，利用氧和氮在碳分子篩上的吸附容量、吸附速率、吸附力等方面的差異及分子篩對(duì)氧和氮隨壓力不同具有不同的吸附容量的特性來實(shí)現(xiàn)氧、氮分離。首先，空氣中的氧被碳分子篩優(yōu)先吸附，從而在氣相中富集氮?dú)?。為連續(xù)獲得氮?dú)?，需兩個(gè)吸附塔交替工作。