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空氣分離有哪幾種方法?


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發布時間:2022-03-28 14:42

答:空氣中的主要成分是氧和氮,它們分別以分子狀態存在。分子是保持它原有性質的最小顆粒,直徑的數量級在10-3cm,而分子的數目非常多,并且不停地在作無規則運動,因此,空氣中的氧、氮等分子是均勻地相互攙混在一起的,要將它們分離開是較困難的。目前主要有3種分離方法。
(1)低溫法
先將空氣通過壓縮、膨脹降溫,直至空氣液化,再利用氧、氮的氣化溫度(沸點)不同(在大氣壓力下,氧的沸點為90℃,氮的沸點為77℃,沸點低的氮相對于氧要容易氣化這個特性,在精餾塔內讓溫度較高的蒸氣與溫度較低的液體不斷相互接觸,液體中的氮較多地蒸發,氣體中的氧較多地冷凝,使上升蒸氣中的含氮量不斷提高,下流液體中的含氧量不斷增大,以此實現將空氣分離。要將空氣液化,需將空氣冷卻到100℃以下的溫度,這種制冷叫深度冷凍;而利用沸點差將液空分離的過程叫精餾過程。
(2)吸附法
它是讓空氣通過充填有某種多孔性物質--分子篩的吸附塔,利用分子篩對不同的分子具有選擇性吸附的特點,通過分子篩對氮分子具有較強的吸附性能,讓氧分子通過,因而可得到純度較高的氧氣。由于吸附劑的吸附容量有限,當吸附某種分子達到飽和時,就沒有繼續吸附的能力,需要將被吸附的物質驅趕掉,才能恢復吸附的能力。這一過程叫“再生”。因此,為了保證連續供氣,需要有兩個以上的吸附塔交替使用。 這種方法流程簡單,操作方便,運行成本較低,但要獲得高純度的產品較為困難,產品氧純度在93%左右。
(3)膜分離法
它是利用一些有機聚合膜的滲透選擇性,當空氣通過薄膜(0.1μm)或中空纖維膜時,氧氣的穿透過薄膜的速度約為氮的4~5倍,從而實現氧、氮的分離。這種方法裝置簡單,操作方便,啟動快,投資少,但富氧濃度一般適宜在28%~35%,規模也只宜中、小型,所以只適用于富氧燃燒和醫療保健等方面。目前在玻璃窯爐中已得到實際應用。


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