HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO.,LTD.

Как получить высокочистый газообразный азот из воздуха?

1. Криогенный метод разделения воздуха

Криогенный метод разделения прошел более чем 100-летний путь развития и претерпел множество различных технологических процессов, таких как высоковольтный, высоко- и низковольтный, среднетемпературный и полностью низковольтный. С развитием современных технологий и оборудования для вакуумной обработки воздуха, процессы высоковольтного, высоко- и низкотемпературного, а также средневольтного вакуумирования были в основном исключены. Низкотемпературный процесс с меньшим энергопотреблением и более безопасным производством стал предпочтительным вариантом для крупных и средних низкотемпературных вакуумных установок. Полностью низковольтный процесс разделения воздуха подразделяется на процессы внешнего и внутреннего сжатия в зависимости от различных звеньев сжатия кислородных и азотных продуктов. В процессе полного низкотемпературного внешнего сжатия производится кислород или азот низкого давления, а затем продукт сжимается до требуемого давления для подачи потребителю через внешний компрессор. В процессе полного низкотемпературного сжатия жидкий кислород или жидкий азот, полученный методом дистилляции, подается жидкостными насосами в холодильную камеру для испарения после достижения требуемого пользователем давления, и подается потребителю после повторного нагрева в основном теплообменном устройстве. Основные технологические процессы включают фильтрацию, сжатие, охлаждение, очистку, наддув, расширение, дистилляцию, разделение, теплопередачу и внешнюю подачу сырого воздуха.

2. Метод адсорбции с изменением давления (метод PSA)

Этот метод основан на использовании сжатого воздуха в качестве сырья. Как правило, в качестве адсорбента используется молекулярное сито. При определенном давлении используется разница в поглощении молекул кислорода и азота из воздуха различными молекулярными ситами. При сборе газа осуществляется разделение кислорода и азота; а после снятия давления адсорбирующий агент на основе молекулярного сита анализируется и рециркулируется.
Помимо молекулярных сит, в качестве адсорбентов можно также использовать оксид алюминия и силикон.
В настоящее время широко используемое трансформаторное адсорбционное устройство для получения азота основано на сжатом воздухе и углеродном молекулярном сите в качестве адсорбента. Для разделения кислорода и азота используются различия в адсорбционной способности, скорости адсорбции и силе адсорбции кислорода и азота на углеродных молекулярных ситах, а также различное воздействие, определяющее характеристики адсорбционной способности. В первую очередь, кислород в воздухе в первую очередь адсорбируется молекулами углерода, что приводит к обогащению газовой фазы азотом. Для непрерывного получения азота необходимы две адсорбционные башни.

Приложение

1. Химические свойства азота очень стабильны, и он, как правило, не реагирует на другие вещества. Это инерционное свойство позволяет широко использовать его во многих анаэробных средах, например, заменяя воздух в определенном контейнере азотом, что играет роль в изоляции, огнестойкости, взрывобезопасности и антикоррозионной защите. В строительстве сжиженного нефтяного газа, газопроводах и сетях бронхоскопии он применяется в промышленности и гражданском использовании [11]. Азот также может использоваться в упаковке переработанных продуктов питания и лекарств в качестве защитного газа, для герметизации кабелей, телефонных линий и резиновых шин под давлением, способных к расширению. В качестве консерванта азот часто заменяют в подземных резервуарах для замедления коррозии, возникающей при контакте между трубным столбом и пластовой жидкостью.
2. В процессе плавки и литья металлов используется высокочистый азот для очистки расплава и улучшения качества отливок. Этот газ эффективно предотвращает высокотемпературное окисление меди, сохраняет поверхность медного материала и исключает необходимость травления. Азотсодержащий уголь в качестве защитного газа во время плавки меди (его состав: 64,1% N2, 34,7% CO, 1,2% H2 и небольшое количество CO2) используется в качестве защитного газа, что позволяет сохранить качество продукции на поверхности расплава меди.
3. Около 10% производимого азота используется в качестве хладагента, в основном для: обычно мягкого или похожего на резину затвердевания, низкотемпературной обработки резины, холодной усадки и монтажа, а также для хранения биологических образцов, таких как кровь для консервации и охлаждения при транспортировке.
4. Азот можно использовать для синтеза оксида азота или диоксида азота с целью получения азотной кислоты. Этот метод производства является высокотехнологичным, а цена низкой. Кроме того, азот также можно использовать для синтеза аммиака и нитридов металлов.