空气分离的基本原理-北京佳瑞恒业制冷设备有限公司

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在色谱法中存在两相,一相是固定不动的,我们把它叫做固定相;

另一相则不断流过固定相,我们把它叫做流动相?

色谱法的分离原理就是利用待分离的各种物质在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的?

使用外力使含有样品的流动相(气体、液体)通过一固定于柱中或平板上、与流动相互不相溶的固定相表面。

当流动相中携带的混合物流经固定相时,混合物中的各组分与固定相发生相互作用;

由于混合物中各组分在性质和结构上的差异,与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同,随着流动相的移动,混合物在两相间经过反复多次的分配平衡,使得各组分被固定相保留的时间不同,从而按一定次序由固定相中先后流出。

与适当的柱后检测方法结合,实现混合物中各组分的分离与检测。

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10-8cm,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;

对应不同的产量和纯度选取不同的分离模式(1)精馏法Distillation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90K,氮的沸点为77K).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100K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.低温法实现空气分离是深冷与精馏的组合,是目前应用最为)一泛的空气分离方法(2)吸附法Adsorption它是让空气通过充填有某种多孔性物质一分于筛的吸附塔,利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点,有的分子筛(如5A,I3X等)对氮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。

有的分子筛(碳分子筛等)对氧具有较强的吸附性能,让氮分子通过,因而可得到纯度较高的氮气!

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!

再生的方法可采用加热提高温度的方法(TSA),或降低压力的方法((PSA)。

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!

并且,它只适宜于容量不太大〔小于4000m3/h)的分离装置;

(3)膜分离法Membrane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4一5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28一3S肠,规模也只宜中、小型,所以只适用于富氧燃烧和庆疗保健等方面?

目前在玻璃窑炉巾已得到实际应用!

由于空气中大约含有21%的氧气,所以这是工业制取氧气的既廉价又易得的最好原料.众所周知,任何液态物质都有一定的沸点.这样利用物质的这一物理性质,在低温条件下加压,使空气转变为液态,然后蒸发分离液态空气.由于液态氮的沸点是-196℃,比液态氧的沸点(-183℃)低,因此,氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧了.并且,分离液态空气制取氧气(或氮气)的过程是物理变化过程.为了便于贮存、运输和使用,通常把氧气加压到1.5×104KPa,并贮存在漆成蓝色的钢瓶中备用.当然,近年来,随着膜分离技术的迅速发展,在一定压力下,让空气通过具有富集氧气功能的薄膜,可得到含氧量较高的富氧空气.利用这种膜进行多级分离,还可以得到含90%以上氧气的富氧空气.解利用任何液态物质都有一定的沸点这一物理性质,在低温条件下加压,使空气转变为液态,然后蒸发分离液态空气.由于液态氮的沸点是-196℃,比液态氧的沸点(-183℃)低,因此,氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧了.故工业制取氧气的方法是利用液态氧和液态氮的沸点不同,分离液态空气的方法制得.点评:本题考查了氧气的工业制法,并且主要考查了其原理和方法.一提到工业生产,就必须要考虑原料是否易得、价格是否便宜、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影响等等.所以,在解答此类试题时,可以联系这些进行综合分析,即可得出正确答案.这种分离液态空气制取氧气(或氮气)的方法,属于物理方法。

因此,此过程是个物理变化.1、空气分离,简称空分?

2、是指应用低温冷冻原理从空气中分离出其组分(氧、氮和氩、氦等稀有气体)的过程?

3、一般先将空气压缩,并冷至很低温度,或用膨胀方法使空气液化,再在精馏塔中进行分离!

4、例如当液态空气沸腾时,比较容易挥发的氮(沸点一196℃)先气化,氧则后气化(沸点一183℃)。

空气源热泵热水器的工作原理与空调原理有一定相似,应用了逆卡诺原理,冷媒通过吸收空气中大量的低温热能,经过压缩机的压缩变为高温热态冷媒,热态冷媒通过围绕在水箱外壁的铜管将热量传递给水箱中,把水加热起来;

整个过程是一种能量转移的过程(从空气中转移到水中),不是能量转换的过程,没有通过电加热元件加热热水,或者燃烧可燃气体加热热水。

这样没有用到电加热管,就是水电分离采用电加热管是有可能漏电危险,除强制安装漏电开关外,有些厂家会把出水管加长,这样漏电后能够分压,控制流到人身上电流到安全范围(即防电墙).由于水质不同,导电系数不同,厂家参差不齐等等因素还是存在风险,尽量买大品牌相对风险更小些.1.物理方法:压缩空气,然后蒸发,即将空气压缩降温至-190度时,氧气首先液化,所余气体主要就是氮气了.2.化学方法:将空气通过足量的热的铜粉,使氧气与铜反应,余下的气体也主要是氮气了.(还应将余下气体通过氢氧化钠溶液)!