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氮气的制备方法有哪些?

时间:2020-05-26 10:25来源:未知 编辑:班德液氮罐 点击:
氮气的制备方法有哪些?

现场制氮/工业制氮

现场制氮是指氮气用户自购制氮设备制氮,工业规模制氮有三类:即深冷空分制氮、变压吸附制氮和膜分离制氮。利用各空气的沸点不同使用液态空气分离法,将氧气和氮气分离。将装氮气的瓶子漆成黑色,装氧气的漆成蓝色。液氮罐价格

实验室制法

制备少量氮气的基本原理是用适当的氧化剂将氨或铵盐氧化,最常氮气气氛炉氮气气氛炉用的是如下几种方法:

1、加热亚硝酸铵的溶液: (343k)NH4NO2 ===== N2↑+ 2H2O

2、亚硝酸钠与氯化铵的饱和溶液相互作用: NH4Cl + NaNO2 === NaCl + 2H2O + N2↑

3、将氨通过红热的氧化铜: 2 NH3 + 3 CuO === 3 Cu + 3 H2O + N2

4、氨水与溴水反应:8 NH3 + 3 Br2 (aq) === 6 NH4Br + N2↑

5、重铬酸铵加热分解: (NH4)2Cr2O7===N2↑+Cr2O3+4H2O

6、加热叠氮化钠,使其热分解,可得到很纯的氮气,2NaN3===2Na+3N2↑

深冷空分制氮

它是一种传统的空分技术,已有九十余年的历史,它的特点是产气量大,产品氮纯度高,无须再纯化便可直接应用于磁性材料,但它工艺流程复杂,占地面积大,基建费用高,需专门的维修力量,操作人员较多,产气慢(18~24h),它适宜于大规模工业制氮,氮气成本在0.7元/m3左右。

变压吸附制氮

变压吸附(Pressure Swing Adsorption,简称PSA)气体分离技术是非低温气体分离技术的重要分支,是人们长期来努力寻找比深冷法更简单的空分方法的结果。七十年代西德埃森矿业企业成功开发了碳分子筛,为PSA空分制氮工业化铺平了道路。三十年来该技术发展很快,技术日趋成熟,在中小型制氮领域已成为深冷空分的强有力的竞争对手。

变压吸附制氮是以空气为原料,用碳分子筛作吸附剂,利用碳分子筛对空气中的氧和氮选择吸附的特性,运用变压吸附原理(加压吸附,减压解吸并使分子筛再生)而在常温使氧和氮分离制取氮气。液氮罐价格

变压吸附制氮与深冷空分制氮相比,具有显著的特点:吸附分离是在常温下进行,工艺简单,设备紧凑,占地面积小,开停方便,启动迅速,产气快(一般在30min左右),能耗小,运行成本低,自动化程度高,操作维护方便,撬装方便,无须专门基础,产品氮纯度可在一定范围内调节,产氮量≤2000Nm3/h。但到目前为止,除美国空气用品企业用PSA制氮技术,无须后级纯化能工业化生产纯度≥99.999%的高纯氮外(进口价格很高),国内外同行一般用PSA制氮技术只能制取氮气纯度为99.9%的普氮(即O2≤0.1%),个别企业可制取99.99%的纯氮(O2≤0.01%),纯度更高从PSA制氮技术上是可能的,但制作成本太高,用户也很难接受,所以用非低温制氮技术制取高纯氮还必须加后级纯化装置。

膜分离空分制氮

膜分离空分制氮也是非低温制氮技术的新的分支,是80年代国外迅速发展起来的一种新的制氮方法,在国内推广应用还是近几年的事。

膜分离制氮是以空气为原料,在一定的压力下,利用氧和氮在中空纤维膜中的不同渗透速率来使氧、氮分离制取氮气。它与上述两种制氮方法相比,具有设备结构更简单、体积更小、无切换阀门、操作维护也更为简便、产气更快(3min以内)、增容更方便等特点,但中空纤维膜对压缩空气清洁度要求更严,膜易老化而失效,难以修复,需要换新膜,膜分离制氮比较适合氮气纯度要求在≤98%左右的中小型用户,此时具有**功能价格比;当要求氮气纯度高于98%时,它与同规格的变压吸附制氮装置相比,价格要高出30%左右,故由膜分离制氮和氮纯化装置相组合制取高纯氮时,普氮纯度一般为98%,因而会增加纯化装置的制作成本和运行成本。
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