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來(lái)源： 發(fā)布時(shí)間：2021-09-02

變壓吸附制氮

變壓吸附（Pressure Swing Adsorption，簡(jiǎn)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(zhǎng)期來(lái)努力尋找比深冷法更簡(jiǎn)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(kāi)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(lái)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(jìng)爭(zhēng)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(jiǎn)單，設(shè)備緊湊，占地面積小，開(kāi)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(wú)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(guó)空氣用品公司用PSA制氮技術(shù)，無(wú)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(lái)使氧、氮分離制取氮?dú)狻H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(shuō)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(shuō)明N原子的活潑性。問(wèn)題是人們還沒(méi)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(zhǎng)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(cāng)儲(chǔ)技術(shù)永恒的主題。在我國(guó)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(chóng)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(shì)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(chóng)霉孳生，對(duì)于處理對(duì)象也無(wú)殘留，備受推崇。地球上那么多種氣體，為何氮?dú)鈧涫芡瞥?？氣調(diào)技術(shù)的應(yīng)用，首先要解決選氣的問(wèn)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)?、二氧化碳等。然而在?yīng)用效果與成本的較量中，氮?dú)庖詢?yōu)勢(shì)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)獾摹２贿^(guò)它的發(fā)現(xiàn)卻早于氧氣。1755年英國(guó)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(lái)。后來(lái)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(jiàn)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?lái)說(shuō)，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(shuō)的，因此他們把剩下來(lái)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(kāi)啟液氮罐各閥[時(shí)力道要適中不宜過(guò)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(guò)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(yè)巖層。液氮燃燒后無(wú)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(shì)。液氮又可分為伴生氣和非伴生氣兩種。

  液氮與石油生成過(guò)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(wú)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(lái)，液氮的成因可分為生物成因氣、油型氣和煤型氣。無(wú)機(jī)成因氣尤其是非烴氣受到高度重視，這里一并簡(jiǎn)要介紹，還了解各種成因氣的判別方法。

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