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      空分制氮知識(shí)解答

      發(fā)布日期: 2019-08-22

      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(diǎn)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(duì)氮的吸附親和力高于對(duì)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?dú)猱a(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?;顫?,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?dú)庥惺裁从猛?

      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(xiǎn)的,固體雜質(zhì)會(huì)磨損器件,尤其威脅高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行,帶入換熱器還會(huì)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(huì)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(yùn)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(dòng),從換熱器出來的污氮?dú)?溫度約15℃左右)自下而上流動(dòng),二者直接接觸既傳質(zhì)又傳熱,是一個(gè)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(diǎn)后,就能理解為什么有時(shí)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??諝饨?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(shí)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(shí)放出冷凝潛熱。


      9、什么叫吸附劑?對(duì)吸附劑有什么要求?

      吸附用的多孔性固體叫吸附劑,對(duì)于吸附劑的要求有:
      (1)吸附劑必須是多孔物質(zhì)。因?yàn)槲街皇窃诠腆w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(jià)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??;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(gè)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(shí)間短;流速低時(shí),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(shí)間越長(zhǎng),容量越大。

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