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由于氮气与氧气的沸点相差不大,液态空气与气态空气需经过反复多次的蒸发、冷凝、再蒸发过程(该过程称为低温精馏过程),终在精留塔顶部气相馏分中就可以过得较高高纯度的氮气,氮气的纯度取决于精馏塔的塔板级数和精馏效率。
深冷分离法工艺已经历了 100 多年的发展,先后经历了高压、高低压、中压和全低压流程等多种不同的工艺流程。
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变压吸附法(PSA法)
该方法是以压缩空气为原料,一般以分子筛为吸附剂,在一定的压力下,利用空气中氧气和氮气分子在不同分子筛表面吸附量的差异,在一定时间内氧在吸附相富集, 氮在气体相富集,实现氧、氮分离;而卸压后分子筛吸附剂解析再生,循环使用。[3] 吸附剂除了分子筛之外,还可应用活性氧化铝、硅胶等。
深冷分离法又称为低温精馏法,利用空气中氮气与氧气的沸点不一致来分离氧气和氮气。由于氮气的沸点(-196℃) 氧气(-183℃),在液态空气的蒸发过程中,液氮比液氧更容易变成气态,而在空气液化过程中,氧气比氮气更容易变成液态。
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随着深冷制取O2、N2的空分设备制造业的大发展,N2的应用范围已得到迅速拓展。N2不仅仅在工业中应用,而且在食品和医学领域内也得到了广泛应用。过去不少物质的萃取大都采用CO2,但随着液N2产能大幅度提升,在萃取中以液N2来替代CO2,已具有极大的可能性和现实性。
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武汉中醇化科技有限公司
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