氮氣的製備方法有哪些？
時間:2019-10-18 09:26來源: 作者:ydgmve2020yyx 點擊:
次
氮氣的製備方法有哪些? 查特hth体会官方网页版 現場製氮/工業製氮 現場製氮是指氮氣用戶自購製氮設備製氮，工業規模製氮有三類：即深冷空分製氮、變壓吸附製氮和膜分離製氮。利用各空氣的沸
氮氣的製備方法有哪些?查特hth体会官方网页版
現場製氮/工業製氮
現場製氮是指氮氣用戶自購製氮設備製氮，工業規模製氮有三類：即深冷空分製氮、變壓吸附製氮和膜分離製氮。利用各空氣的沸點不同使用液態空氣分離法，將氧氣和氮氣分離。將裝氮氣的瓶子漆成黑色，裝氧氣的漆成藍色。
實驗室製法
製備少量氮氣的基本原理是用適當的氧化劑將氨或銨鹽氧化，最常氮氣氣氛爐氮氣氣氛爐用的是如下幾種方法：
1、加熱亞硝酸銨的溶液： (343k)NH4NO2 ===== N2↑+ 2H2O
2、亞硝酸鈉與氯化銨的飽和溶液相互作用： NH4Cl + NaNO2 === NaCl + 2H2O + N2↑
3、將氨通過紅熱的氧化銅： 2 NH3 + 3 CuO === 3 Cu + 3 H2O + N2
4、氨水與溴水反應：8 NH3 + 3 Br2 (aq) === 6 NH4Br + N2↑
5、重鉻酸銨加熱分解： (NH4)2Cr2O7===N2↑+Cr2O3+4H2O
6、加熱疊氮化鈉，使其熱分解，可得到很純的氮氣，2NaN3===2Na+3N2↑
深冷空分製氮
它是一種傳統的空分技術，已有九十餘年的曆史，它的特點是產氣量大，產品氮純度高，無須再純化便可直接應用於磁性材料，但它工藝流程複雜，占地麵積大，基建費用高，需專門的維修力量，操作人員較多，產氣慢(18～24h)，它適宜於大規模工業製氮，氮氣成本在0.7元/m3左右。
變壓吸附製氮
變壓吸附(Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA)氣體分離技術是非低溫氣體分離技術的重要分支，是人們長期來努力尋找比深冷法更簡單的空分方法的結果。七十年代西德埃森礦業公司成功開發了碳分子篩，為PSA空分製氮工業化鋪平了道路。三十年來該技術發展很快，技術日趨成熟，在中小型製氮領域已成為深冷空分的強有力的競爭對手。
變壓吸附製氮是以空氣為原料，用碳分子篩作吸附劑，利用碳分子篩對空氣中的氧和氮選擇吸附的特性，運用變壓吸附原理(加壓吸附，減壓解吸並使分子篩再生)而在常溫使氧和氮分離製取氮氣。
變壓吸附製氮與深冷空分製氮相比，具有顯著的特點：吸附分離是在常溫下進行，工藝簡單，設備緊湊，占地麵積小，開停方便，啟動迅速，產氣快(一般在30min左右)，能耗小，運行成本低，自動化程度高，操作維護方便，撬裝方便，無須專門基礎，產品氮純度可在一定範圍內調節，產氮量≤2000Nm3/h。但到目前為止，除美國空氣用品公司用PSA製氮技術，無須後級純化能工業化生產純度≥99.999%的高純氮外(進口價格很高)，國內外同行一般用PSA製氮技術隻能製取氮氣純度為99.9%的普氮(即O2≤0.1%)，個別企業可製取99.99%的純氮(O2≤0.01%)，純度更高從PSA製氮技術上是可能的，但製作成本太高，用戶也很難接受，所以用非低溫製氮技術製取高純氮還必須加後級純化裝置。
膜分離空分製氮
膜分離空分製氮也是非低溫製氮技術的新的分支，是80年代國外迅速發展起來的一種新的製氮方法，在國內推廣應用還是近幾年的事。
膜分離製氮是以空氣為原料，在一定的壓力下，利用氧和氮在中空纖維膜中的不同滲透速率來使氧、氮分離製取氮氣。它與上述兩種製氮方法相比，具有設備結構更簡單、體積更小、無切換閥門、操作維護也更為簡便、產氣更快(3min以內)、增容更方便等特點，但中空纖維膜對壓縮空氣清潔度要求更嚴，膜易老化而失效，難以修複，需要換新膜，膜分離製氮比較適合氮氣純度要求在≤98%左右的中小型用戶，此時具有最佳功能價格比;當要求氮氣純度高於98%時，它與同規格的變壓吸附製氮裝置相比，價格要高出30%左右，故由膜分離製氮和氮純化裝置相組合製取高純氮時，普氮純度一般為98%，因而會增加純化裝置的製作成本和運行成本。查特hth体会官方网页版
現場製氮/工業製氮
現場製氮是指氮氣用戶自購製氮設備製氮，工業規模製氮有三類：即深冷空分製氮、變壓吸附製氮和膜分離製氮。利用各空氣的沸點不同使用液態空氣分離法，將氧氣和氮氣分離。將裝氮氣的瓶子漆成黑色，裝氧氣的漆成藍色。
實驗室製法
製備少量氮氣的基本原理是用適當的氧化劑將氨或銨鹽氧化，最常氮氣氣氛爐氮氣氣氛爐用的是如下幾種方法：
1、加熱亞硝酸銨的溶液： (343k)NH4NO2 ===== N2↑+ 2H2O
2、亞硝酸鈉與氯化銨的飽和溶液相互作用： NH4Cl + NaNO2 === NaCl + 2H2O + N2↑
3、將氨通過紅熱的氧化銅： 2 NH3 + 3 CuO === 3 Cu + 3 H2O + N2
4、氨水與溴水反應：8 NH3 + 3 Br2 (aq) === 6 NH4Br + N2↑
5、重鉻酸銨加熱分解： (NH4)2Cr2O7===N2↑+Cr2O3+4H2O
6、加熱疊氮化鈉，使其熱分解，可得到很純的氮氣，2NaN3===2Na+3N2↑
深冷空分製氮
它是一種傳統的空分技術，已有九十餘年的曆史，它的特點是產氣量大，產品氮純度高，無須再純化便可直接應用於磁性材料，但它工藝流程複雜，占地麵積大，基建費用高，需專門的維修力量，操作人員較多，產氣慢(18～24h)，它適宜於大規模工業製氮，氮氣成本在0.7元/m3左右。
變壓吸附製氮
變壓吸附(Pressure Swing Adsorption，簡稱PSA)氣體分離技術是非低溫氣體分離技術的重要分支，是人們長期來努力尋找比深冷法更簡單的空分方法的結果。七十年代西德埃森礦業公司成功開發了碳分子篩，為PSA空分製氮工業化鋪平了道路。三十年來該技術發展很快，技術日趨成熟，在中小型製氮領域已成為深冷空分的強有力的競爭對手。
變壓吸附製氮是以空氣為原料，用碳分子篩作吸附劑，利用碳分子篩對空氣中的氧和氮選擇吸附的特性，運用變壓吸附原理(加壓吸附，減壓解吸並使分子篩再生)而在常溫使氧和氮分離製取氮氣。
變壓吸附製氮與深冷空分製氮相比，具有顯著的特點：吸附分離是在常溫下進行，工藝簡單，設備緊湊，占地麵積小，開停方便，啟動迅速，產氣快(一般在30min左右)，能耗小，運行成本低，自動化程度高，操作維護方便，撬裝方便，無須專門基礎，產品氮純度可在一定範圍內調節，產氮量≤2000Nm3/h。但到目前為止，除美國空氣用品公司用PSA製氮技術，無須後級純化能工業化生產純度≥99.999%的高純氮外(進口價格很高)，國內外同行一般用PSA製氮技術隻能製取氮氣純度為99.9%的普氮(即O2≤0.1%)，個別企業可製取99.99%的純氮(O2≤0.01%)，純度更高從PSA製氮技術上是可能的，但製作成本太高，用戶也很難接受，所以用非低溫製氮技術製取高純氮還必須加後級純化裝置。
膜分離空分製氮
膜分離空分製氮也是非低溫製氮技術的新的分支，是80年代國外迅速發展起來的一種新的製氮方法，在國內推廣應用還是近幾年的事。
膜分離製氮是以空氣為原料，在一定的壓力下，利用氧和氮在中空纖維膜中的不同滲透速率來使氧、氮分離製取氮氣。它與上述兩種製氮方法相比，具有設備結構更簡單、體積更小、無切換閥門、操作維護也更為簡便、產氣更快(3min以內)、增容更方便等特點，但中空纖維膜對壓縮空氣清潔度要求更嚴，膜易老化而失效，難以修複，需要換新膜，膜分離製氮比較適合氮氣純度要求在≤98%左右的中小型用戶，此時具有最佳功能價格比;當要求氮氣純度高於98%時，它與同規格的變壓吸附製氮裝置相比，價格要高出30%左右，故由膜分離製氮和氮純化裝置相組合製取高純氮時，普氮純度一般為98%，因而會增加純化裝置的製作成本和運行成本。查特hth体会官方网页版
