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制氮机的工艺流程

日期:2015年12月29日 09:09
氮气的最大来源、最低成本是空气,空气中的主要成分是氧气和氮气。它们各占约22%与78%。当然还有二氧化碳、水蒸汽及少量的惰性气体。因此,制氮机实质就是“空分”设备,只要把氧气与氮气分开则可。
  制氮机应根据其氮气的纯度高低去选择,如纯度要求不高可选用分子筛制氮机,如纯度要求高,则选用冷冻法制氧机。
  冷冻法制氮机是利用氧气和氮气的沸点不同(氧气沸点为-183℃,氮气沸点为-196℃),首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质),然后进行压缩、冷却,使之成为液态空气。然后,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。由空气分离装置产出的氧气,经过压缩机的压缩,最后将压缩氮气装入高压钢瓶贮存。使用这种方法生产氮气,虽然需要大型的成套设备和严格的安全操作技术,但是产量高,每小时可以产出数干、万立方米的氧气,与氮气,而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气,所以从1903年研制出第一台深冷空分制氮(氧)机以来,这种制氧方法一直得到最广泛的应用。
  分子筛制氧法(吸附法):氧气进入吸附器内,当吸附器内氧气达到一定量(压力达到一定程度)时,即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间,分子筛吸附的氮逐渐增多,吸附能力减弱,产出的氧气纯度下降,需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮,然后重复上述过程。这种制取氧的方法亦称吸附法。最近,利用吸附法制氧的小型制氧机已经开发出来,便于家庭使用,当然这也是制氮设备。
  它是利用氮分子大于氧分子的特性,使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来。首先,用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛进入抽成真空的吸附器中,空气中的氮分子即被分子筛所吸空分制氧系统包括空压机系统、空冷系统、水冷系统、分子筛纯化系统、增压膨胀机系统、精馏塔系统、加压气化系统、氧气系统、氧压机系统、调压站系统空分制氧系统中精馏塔分离氮气与氧气的原理简介:精馏塔是一种采用精馏的方法,使各组份分离。从而得到高纯度组份的设备。
  空气被冷却至接近液化温度后送入精馏塔的下塔,空气自下向上与温度较低的回流液体
  充分接触进行传热,使部分空气冷凝为液体。由于氧是难挥发组份,氮是易挥发组份,在冷凝过程中,氧比氮较多的冷凝下来,使气体中氮的纯度提高。同时,气体冷凝时要放出冷凝潜热,使回流液体一部分汽化。由于氮是易挥发组份。因此,氮比氧较多的蒸发出来,使液体中氧纯度提高。就这样,气体由下向上与每一块塔板上的回流液体进行传热传质,而每经过一块塔板,气相中的氮纯度就提高一次,当气体到达下塔顶部时,绝大部分氧已被冷凝到液体中,使气相中的氮纯度达到99.999%。一部分氮气进入冷凝蒸发器中,冷凝成液氮.作为下塔回流液。同时上塔底部的液氧汽化,作为上塔的上升气体,参与上塔的精馏。

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