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氮氣實驗室方法

時間:2020-08-12瀏覽量:373

實驗室方法
實驗室最常用的是亞硝酸銨的分解,實際上是將亞硝酸鈉飽和溶液慢慢加到熱的飽和氯化銨溶液中:
 。 [1] 

液態(tài)空氣分餾法
氮氣主要是從大氣中分離或含氮化合物的分解制得的。 [1]  每年通過液化空氣生產(chǎn)超過3,300萬噸的氮氣,然后使用分餾的方法在大氣中生產(chǎn)氮氣以及其他氣體。 [2] 

深冷分離法
深冷分離法又稱為低溫精餾法,利用空氣中氮氣與氧氣的沸點不一致來分離氧氣和氮氣。由于氮氣的沸點(-196℃) 低于氧氣(-183℃),在液態(tài)空氣的蒸發(fā)過程中,液氮比液氧更容易變成氣態(tài),而在空氣液化過程中,氧氣比氮氣更容易變成液態(tài)。由于氮氣與氧氣的沸點相差不大,液態(tài)空氣與氣態(tài)空氣需經(jīng)過反復(fù)多次的蒸發(fā)、冷凝、再蒸發(fā)過程(該過程稱為低溫精餾過程),最終在精留塔頂部氣相餾分中就可以過得較高高純度的氮氣,氮氣的純度取決于精餾塔的塔板級數(shù)和精餾效率。 [3] 
深冷分離法工藝已經(jīng)歷了 100 多年的發(fā)展,先后經(jīng)歷了高壓、高低壓、中壓和全低壓流程等多種不同的工藝流程。隨著現(xiàn)代空分工藝技術(shù)和設(shè)備的發(fā)展,高壓、高低壓、中壓空分流程已基本被淘汰,能耗更低、生產(chǎn)更安全的全低壓流程已成為大中型低溫空分裝置的首選。全低壓空分工藝根據(jù)氧氮產(chǎn)品壓縮環(huán)節(jié)不同,又分為外壓縮流程和內(nèi)壓縮流程。全低壓外壓縮流程生產(chǎn)出低壓氧氣或氮氣,然后經(jīng)外置的壓縮機(jī)將產(chǎn)品氣體壓縮至所需壓力供給用戶。全低壓內(nèi)壓縮流程將精餾產(chǎn)生的液態(tài)氧或液態(tài)氮在冷箱內(nèi)通過液體泵加壓至用戶所需壓力后汽化,并在主換熱器內(nèi)復(fù)熱后供給用戶。主要工藝過程為原料空氣過濾、壓縮、冷卻、純化、增壓、膨脹、精餾、分離、復(fù)熱、外供。 [3] 

圖片引自 [3]  。

膜分離法
膜分離技術(shù)是基于薄膜對氣體組分具有選擇性滲透和擴(kuò)散的特性,以達(dá)到氣體分離和純化的目的。氣體中各種組分透過膜的速度不同,每種組分透過膜的速度與該氣體的性質(zhì)、膜的特性和膜兩面的分壓差有關(guān)。透過膜的氣體組分不可能達(dá)到 100%的純度。氣體分離膜通??煞譃槎嗫撞馁|(zhì)和非多孔材質(zhì),它們無機(jī)物(多孔玻璃、陶瓷、金屬、電子導(dǎo)電性固體和鈀合金等)或有機(jī)高分子(微孔聚乙烯、多孔醋酸纖維、均質(zhì)醋酸纖維、聚硅氧烷橡膠和聚碳酸脂)組成。 [4] 
凈化后的壓縮空氣經(jīng)過緩沖罐,聯(lián)合過濾器后由膜組一端進(jìn)入,氣體分子在壓力作用下首先在膜的高壓側(cè)接觸。混合氣體在膜的高壓側(cè)表面以不同的溶解度溶于膜內(nèi),然后在膜兩側(cè)壓力差的推動下,混合氣體的分子以不同的速度向膜的低壓側(cè)擴(kuò)散。經(jīng)過溶解和擴(kuò)散兩個過程的選擇,最終混合氣體被分離成各個組分。例如:空氣、氧氣的透過速度大于氮氣,經(jīng)過膜分離之后,高壓側(cè)留下的氣體富氮,而透過去的氣體富氧。                                                                                                                        

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