空分制氮知识解答

1、空气分离有哪几种方法?

工业生产中采用的空气分离方法有三种：
(1)深度冷冻法：先将空气液化，然后利用氧、氮沸点的差异，在一定的设备中(精馏塔)，通过精馏过程，使氧、氮分离，此法在大型空分装置中最为经济。并能生产纯度很高的氧、氮产品。
(2)变压吸附法：变压吸附法制氧或氮是在常温下进行的。其机理有二条：一是利用沸石分子筛对氮的吸附亲和力高于对氧的吸附亲和力，以此分离氧和氮；二是利用氧在分子筛微孔中的扩散速度大于氮的扩散速度。在远离平衡条件下分离氧、氮。
目前，采用变压吸附法制取氧或氮的装置，其容量和产品的纯度都受到一定的限制。例如用该法制氧的装置，容量一般还不能超过4000Nm³/h，纯度不超过95%；制氮的装置，容量一般在2000Nm³/h以下，纯度低于99.5%。
(3)膜分离法：利用高分子聚合薄膜的渗透选择性，将空气中的氧、氮组份分离的方法称为膜分离法，用该法生产氧或氮的装置，容量和纯度也都有一定的局限，一般主要用来生产800Nm³/h以下，纯度低于99.5%的氮气产品。 

2、氧气有什么用途?

氧气是地球上一切生命有机体赖以生存的物质，它的化学性质非常活泼，很容易与其他物质化合生成氧化物。利用这一特性，氧在冶金、化工、国防工业等部门都得到广泛的应用。
在甲醇合成的生产中，氧气与焦炉煤气和蒸汽进行部分氧化转化反应，可生产出合成甲醇的有效原料气：氢气、一氧化碳、二氧化碳。

3、氮气有什么用途?

氮的分子结构十分稳定，通常很难同其它物质发生化学反应，表现出很大的惰性，所以工业上常用它来作为保护气。

4、氩气有什么用途?

氩是一种惰性元素，在空气中的容积百分率为0.93％。其用途很广泛，例如：氩气常作为保护气体用于铝、铝合金、不锈钢的焊接；也可用于半导体材料和稀有金属的精炼以及制造碘钨灯；用“氩一氧炼钢法”可以获得超低碳不锈钢等。

5、空气中有哪些杂质?为什么要清除?

空气中含有少量的水蒸汽、二氧化碳、乙炔和碳氢化合物及少许灰尘等杂质。如果让这些杂质进入空分装置，将是十分危险的，固体杂质会磨损器件，尤其威胁高速旋转设备的安全运行，带入换热器还会污染传热表面，降低换热效果；水蒸汽和CO2等在低温条件下会相继冻结析出，从而堵塞气体通道及塔板筛孔；乙炔和碳氢化合物在精馏塔中积聚过量，易引发爆炸。所以，为提高装置运行的安全性、可靠性和经济性，必须净化空气。

6、本装置是如何清除空气中的杂质?

空气中的杂质有固体和气体杂质二种，固体杂质包括粉尘、机械颗粒等，固体杂质是在空压机前的自洁式空气过滤器中清除的。气体杂质包括H2O、CO2及CmHn等烃类化合物等，由分子筛吸附清除的。

7、水冷却塔中污氮是怎样把水冷却的?

氮水冷却塔是填料式冷却塔。常温的循环水从塔的顶部喷淋向下流动，从换热器出来的污氮气(温度约15℃左右)自下而上流动，二者直接接触既传质又传热，是一个比较复杂的过程，一方面由于水的温度高于污氮的温度，水的热量就直接传给污氮，水与污氮换热，使水得到冷却。另一方面，由于污氮是干燥的气体，所以水的分子能不断蒸发扩散到污氮中去，而水蒸发需要吸收汽化潜热，从水中不断带走热量，使得水的温度不断降低，污氮吸湿是使水降温的主要原因。知道这一点后，就能理解为什么有时冷却水的出口温度比污氮的进口温度还低。

8、为什么空气经过冷却塔后水份含量减少？

在某一压力下，饱和湿空气中的含水量随着温度的降低而减少。空气经空压机压缩后，进入到空气水冷塔的工艺空气压力在0．5MPa(G)左右，其水份含量达到饱和状态。在流经空气冷却塔时温度不断降低。随着温度的降低，饱和水份含量在减少，即有一部分水份自空气中析出。这部分水蒸气凝结成水，同时放出冷凝潜热。

9、什么叫吸附剂?对吸附剂有什么要求?

吸附用的多孔性固体叫吸附剂，对于吸附剂的要求有：
(1)吸附剂必须是多孔物质。因为吸附只是在固体表面进行，孔隙越多，表面积越大，吸附能力越强。
(2)吸附剂必须是选择性吸附，即吸附要具有选择性。不能吸附混合物中全部组份，只吸附要从混合物中清除的组份。
(3)吸附剂容量要大，即每公斤吸附剂所吸附的物质量要大。如果吸附容量小，吸附剂用量就大。
(4)要具有一定的强度，耐压、耐磨、不易破碎。
(5)容易再生。
(6)价格低廉。
能满足上述条件要求，比较好的吸附剂有：常用的硅胶和铝胶及分子筛。

10、吸附容量与哪些因素有关?

影响吸附容量的因素比较多，主要有：
(1)与吸附过程的温度及被吸附组份的分压有关。在被吸附组份分压相同的情况下(或者说浓度)，吸附容量随着温度的升高而减小；而在相同温度下，吸附容量随着被吸附组份分压(或浓度)的增大而增大，但是有个极限，当分压增大到一定程度后，吸附容量基本上与分压无关。
(2)与气体或液体的流速有关。流速越快，吸附效果越差，原因是被吸附物质与吸附剂接触时间短；流速低时，吸附效果要好些。
(3)与吸附剂的再生恢复程度有关。再生解吸越彻底，吸附容量就越大，反之越小。
(4)与吸附剂厚度有关。吸附剂层厚度越高，被吸物质与吸附剂接触时间越长，容量越大。