變壓吸附制氮
變壓吸附(Pressure Swing Adsorption,簡稱PSA)氣體分離技術(shù)是非低溫氣體分離技術(shù)的重要分支,是人們長期來努力尋找比深冷法更簡單的空分方法的結(jié)果。七十年代西德埃森礦業(yè)公司成功開發(fā)了碳分子篩,為PSA空分制氮工業(yè)化鋪平了道路。三十年來該技術(shù)發(fā)展很快,技術(shù)日趨成熟,在中小型制氮領(lǐng)域已成為深冷空分的強(qiáng)有力的競爭對(duì)手。
變壓吸附制氮是以空氣為原料,用碳分子篩作吸附劑,利用碳分子篩對(duì)空氣中的氧和氮選擇吸附的特性,運(yùn)用變壓吸附原理(加壓吸附,減壓解吸并使分子篩再生)而在常溫使氧和氮分離制取氮?dú)狻?
變壓吸附制氮與深冷空分制氮相比,具有的特點(diǎn):吸附分離是在常溫下進(jìn)行,工藝簡單,設(shè)備緊湊,占地面積小,開停方便,啟動(dòng)迅速,產(chǎn)氣快(一般在30min左右),能耗小,運(yùn)行成本低,自動(dòng)化程度高,操作維護(hù)方便,撬裝方便,無須專門基礎(chǔ),產(chǎn)品氮純度可在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié),產(chǎn)氮量≤2000Nm3/h。但到2017年為止,除美國空氣用品公司用PSA制氮技術(shù),無須后級(jí)純化能工業(yè)化生產(chǎn)純度≥99.999%的高純氮外(進(jìn)口價(jià)格很高)。
利用氧和氮在中空纖維膜中的不同滲透速率來使氧、氮分離制取氮?dú)?。濰坊官方氮?dú)?/p>
由于單質(zhì)N2在常況下異常穩(wěn)定,人們常誤認(rèn)為氮是一種化學(xué)性質(zhì)不活潑的元素。實(shí)際上相反,元素氮有很高的化學(xué)活性。N的電負(fù)性(3.04)僅次于F、O、Cl和Br,說明它能和其它元素形成較強(qiáng)的鍵。另外單質(zhì)N2分子的穩(wěn)定性恰好說明N原子的活潑性。問題是人們還沒有找到在常溫常壓下能使N2分子活化的有利條件。但在自然界中,植物根瘤上的一些細(xì)菌卻能夠在常溫常壓的低能量條件下,把空氣中的N2轉(zhuǎn)化為氮化合物,作為肥料供作物生長使用。所以固氮的研究一直是一個(gè)重要的科學(xué)研究課題。因此我們有必要詳細(xì)了解氮的成鍵特性和價(jià)鍵結(jié)構(gòu)。濰坊官方氮?dú)夤I(yè)生產(chǎn)中,用壓縮液體空氣分餾的方法獲得液氮。
為何選“氮?dú)狻庇糜跉庹{(diào)儲(chǔ)糧、安全、環(huán)保是糧油倉儲(chǔ)技術(shù)永恒的主題。在我國儲(chǔ)糧技術(shù)發(fā)展初期,熏蒸技術(shù)處于主導(dǎo)地位,但隨著害蟲抗藥性上升和人們對(duì)于食品安全意識(shí)日益提高,熏蒸技術(shù)優(yōu)勢在不斷下降。隨著儲(chǔ)糧技術(shù)的不斷創(chuàng)新,氣調(diào)技術(shù)逐漸走入儲(chǔ)糧人的視線。氮?dú)鈿庹{(diào)技術(shù)是公認(rèn)的綠色儲(chǔ)糧技術(shù),既能保證糧食品質(zhì)、延緩儲(chǔ)糧品質(zhì)劣變、還能蟲霉孳生,對(duì)于處理對(duì)象也無殘留,備受推崇。地球上那么多種氣體,為何氮?dú)鈧涫芡瞥纾繗庹{(diào)技術(shù)的應(yīng)用,首先要解決選氣的問題。那么什么樣的氣體才能入選呢?當(dāng)前主流的氣調(diào)技術(shù)用氣主要有氮?dú)狻⒍趸嫉?。然而在?yīng)用效果與成本的較量中,氮?dú)庖詢?yōu)勢勝出。
氮?dú)庠诖髿庵泻侩m多于氧氣,但是由于它的性質(zhì)不活潑,所以人們是在認(rèn)識(shí)氧氣之后才認(rèn)識(shí)氮?dú)獾?。不過它的發(fā)現(xiàn)卻早于氧氣。1755年英國化學(xué)家布拉克(Black,J.1728-1799)發(fā)現(xiàn)碳酸氣之后不久,發(fā)現(xiàn)木炭在玻璃罩內(nèi)燃燒后所生成的碳酸氣,即使用苛性鉀溶液吸收后仍然有較大量的空氣剩下來。后來他的學(xué)生D·盧瑟福繼續(xù)用動(dòng)物做實(shí)驗(yàn),把老鼠放進(jìn)封閉的玻璃罩里直至其死后,發(fā)現(xiàn)玻璃罩中空氣體積減少1/10;若將剩余的氣體再用苛性鉀溶液吸收,則會(huì)繼續(xù)減少1/11的體積。D·盧瑟福發(fā)現(xiàn)老鼠不能生存的空氣里燃燒蠟燭,仍然可以見到微弱的燭光;待蠟燭熄滅后,往其中放入少量的磷,磷仍能燃燒一會(huì),對(duì)除掉空氣中的助燃?xì)鈦碚f,效果是好的。把磷燃燒后剩余的氣體進(jìn)行研究,D·盧瑟福發(fā)現(xiàn)這氣體不能維持生命,具有滅火性質(zhì),也不溶于苛性鉀溶液,因此命名為“濁氣”或“毒氣”。
在同一年,普利斯特里作類似的燃燒實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)使1/5的空氣變?yōu)樘妓釟?,用石灰水吸收后的氣體不助燃也不助呼吸。由于他同D·盧瑟福都是深信燃素學(xué)說的,因此他們把剩下來的氣體叫做“被燃素飽和了的空氣”。
液氮罐使用時(shí)應(yīng)輕拿輕放,開啟液氮罐各閥[時(shí)力道要適中不宜過大。
氮?dú)夂鸵旱诟餍袠I(yè)中的用途和應(yīng)用氮?dú)馐呛娇蘸教旃I(yè)中不可或缺的一種氣體,主要用于高雷諾數(shù)風(fēng)洞、熱處理爐和壓熱器,協(xié)助制造強(qiáng)度極高的輕質(zhì)材料。此外,氮?dú)膺€可用作激光切割輔助氣體。裝配車間1s和2s層使用氮?dú)夂推渌附託怏w焊接汽車零件、車架、消聲器及其他部件,因?yàn)榈獨(dú)饽軌驗(yàn)槿魏尾牧系睦喂毯附犹峁┍匾臍怏w環(huán)境。此外,氮?dú)膺€是安全氣囊的重要安全組分。氮?dú)庥米骷訅簹怏w時(shí)可推動(dòng)液體通過管道,可用于保護(hù)對(duì)氧敏感的材料免受空氣干擾,還能工藝流程中的揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)品。作為一種惰性工業(yè)氣體,氮?dú)饪捎米髡谏w劑,將敏感產(chǎn)品和流程與空氣隔離,還可作為凈化劑防止管道和設(shè)備污染。氮?dú)馐且环N重要的冷卻、制冷與食品冷凍用制冷劑。由于氮?dú)饩哂袠O低的冷凍溫度,液氮浸漬式冷凍是單體快速冷凍(IQF)食品目前已知的比較冷凍方法。氮?dú)庠跍p少食品腐壞、變色和變味方面也起著重要作用,強(qiáng)化了零售包裝的保護(hù)性能。 液氮罐外外貌有結(jié)水、結(jié)霜征象,這闡明液氮罐的真空已經(jīng)破壞了,該液氮罐不克及繼承利用了。濰坊官方氮?dú)?/p>
為確保液氮罐利用的安全、可靠,液氮罐只能充裝液氮、液氧、液氬。濰坊官方氮?dú)?/p>
液氮是一種多組分的混合氣態(tài)化石燃料。其主要成分是烷烴,其中甲烷占絕大多數(shù),另有少量的乙烷、丙烷和丁烷。它主要存在于油田、氣田、煤層和頁巖層。液氮燃燒后無廢渣、廢水產(chǎn)生,相較煤炭、石油等能源有使用安全、熱值高、潔凈等優(yōu)勢。液氮又可分為伴生氣和非伴生氣兩種。
液氮與石油生成過程既有聯(lián)系又有區(qū)別:石油主要形成于深成作用階段,由催化裂解作用引起,而液氮的形成則貫穿于成巖、深成、后成直至變質(zhì)作用的始終;與石油的生成相比,無論是原始物質(zhì)還是生成環(huán)境,液氮的生成都更、更迅速、更容易,各種類型的有機(jī)質(zhì)都可形成液氮--腐泥型有機(jī)質(zhì)則既生油又生氣,腐植形有機(jī)質(zhì)主要生成氣態(tài)烴。因此液氮的成因是多種多樣的。
歸納起來,液氮的成因可分為生物成因氣、油型氣和煤型氣。無機(jī)成因氣尤其是非烴氣受到高度重視,這里一并簡要介紹,還了解各種成因氣的判別方法。
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