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空气分离有哪几种方法

   2010-08-26 中国空分网阿杰1154
核心提示:空气中的主要成分是氧和氮,它们分别以分子状态存在。分子是保持它原有性质的最小颗粒,直径的数量级在10-8cm,而分子的数目非常
空气中的主要成分是氧和氮,它们分别以分子状态存在。分子是保持它原有性质的
最小颗粒,直径的数量级在10-8cm,而分子的数目非常多,并巨不停地在作无规则运动,因此,空气中的氧、氮等分子是均匀地相互搀混在,起的,要将它们分离开是较困难的。目前主要有3种分离方法。
(1)低温法
先将空气通过压缩、膨胀降温.直至空气液化,再利用氧、氮的气化温度(沸点)不同(在
大气压力下,氧的沸点为90K ,氮的沸点为77K).沸点低的氮相对于氧要容易气化这个特
性,在精馏塔内让温度较高的蒸气与温度较低的液体不断相互接触,液体中的氮较多地蒸
发,气体中的氧较多地冷凝.使上升蒸气中的含氮量不断提高,下流液体中的含氧量不断增
大,以此实现将空气分离。要将空气液化,需将空气冷却到100K以下的温度,这种制冷叫深度冷冻;而利用沸点差将液空分离的过程叫精馏过程.低温法实现空气分离是深冷与精馏的组合,是目前应用最为)一泛的空气分离方法
(2)吸附法
它是让空气通过充填有某种多孔性物质一分于筛的吸附塔,利用分子筛对不同的分
子具有选择性吸附的特点,有的分子筛(如5A , I 3X等)对氮具有较强的吸附性能,让氧分子通过,因而可得到纯度较高的氧气;有的分子筛(碳分子筛等)对氧具有较强的吸附性能,让氮分子通过,因而可得到纯度较高的氮气。由于吸附剂的吸附容量有限、当吸附某种分子达到饱和时,就没有继续吸附的能力,需要将被吸附的物质驱赶掉,才能恢复吸附的能力。这一过程叫“再生”。因此,为了保证连续供气,需要有两个以上的吸附塔交替使用。再生的方法可采用加热提高温度的方法(TSA),或降低压力的方法((PSA ) 。
这种方法流程简单,操作方便,运行成本较低,但要获得高纯度的产品较为因难,产品氧纯度在9 3 %左右。并且,它只适宜于容量不太大〔小于4000m3/h)的分离装置。
(3)膜分离法
它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性,当空气通过薄膜(0. lμm)或中空纤维膜时,氧
气的穿透过薄膜的速度约为氮的4一5倍,从而实现氧、氮的分离‘这种方法装置简单,操作方便,启动快,投资少,但富氧浓度一般适宜在28一3S肠 ,规模也只宜中、小型,所以只适用于富氧燃烧和庆疗保健等方面。目前在玻璃窑炉巾已得到实际应用。
 
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