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空气分离有哪几种方法?

空气分离有哪几种方法?

  • 分类:常见问题
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  • 来源:
  • 发布时间:2022-03-28 14:42
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【概要描述】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10-3cm,而分子的数目非常多,并且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一起的,要将它们分离开是较困难的。目前主要有3种分离方法。

空气分离有哪几种方法?

【概要描述】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10-3cm,而分子的数目非常多,并且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一起的,要将它们分离开是较困难的。目前主要有3种分离方法。

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答: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10-3cm,而分子的数目非常多,并且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一起的,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90℃,氮的沸点为77℃,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100℃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。
(2)吸附法
它是让空气通过充填有某种多孔性物质--分子筛的吸附塔,利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点,通过分子筛对氮分子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。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。 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困难,产品氧纯度在93%左右。
(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(0.1μm)或中空纤维膜时,氧气的穿透过薄膜的速度约为氮的4~5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%~35%,规模也只宜中、小型,所以只适用于富氧燃烧和医疗保健等方面。目前在玻璃窑炉中已得到实际应用。

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