1变压吸附（PSA）制氮技术原理及工艺基本知识一、基础知识1氮气知识1.1氮气基本知识氮气作为空气中含量最丰富的气休，取之不竭，用之不尽。氮气为双原子气体，组成氮分子的两个原子以共价三键相联系，结合得相当牢固，致使氮分子具有特殊的稳定性，在巳知的双原子气体中，氮气居榜首。氮的离解能（氮分子分解为原子时需要吸收的能量）为941.69kJ•moL-1。氮的化学性质不活泼，在一般状态下表现为很大的惰性。在高温下，氮能与某些金属或非金属化合生成氮化物，并能直接与氧和氢化合。在常温、常压下，氮是无色、无味、无毒、不燃、不爆的气体，使用上很安全。在常压下，把氮气冷至-196*将变成无色、透明、易于流动的液氮。液氮将凝结成雪花状的固体物质。氮气是窒息性气体，能致生命体于死亡。氮气（N）在空气中的含量为78.084%（空气中各种气休的容积组分为：N：78.084%、220:20.9476%、氟气：0.9364%、CO：0.0314%、其它还有H、CH、N0、0、S0、N0等,22242322但含量极少），分子量为28,沸点：－195.8*,冷凝点：－210*。1.2氮气的用途氮气的惰性和液氮的低温被广之用作保护气体和冷源。以氮气为基本成份的氮基气氛热处理，是为了节能和充分利用自然资源的一种新工艺新技术，它可节省有机原料消耗。氮还有“灵丹妙药”之称而受人青睐，它和人的日常生活密切相关。例如，氮气用于粮食防蛀贮藏时，粮库内充入氮气，蛀虫在36h内可全部因缺氧窒息而死，杀灭1万斤粮食害虫，约只需几角钱。若用磷化锌等剧海药品黑杀，每万斤粮食需耗药费100多元，而且污染粮食，影响人民健康。又如充氮贮存的苹果，8个月后仍香脆爽口，每斤苹果的保鲜费仅需几分钱。茶叶充氮包裝，1年后茶质新鲜，茶汤清澈明亮，滋味淳香。2压力知识变压吸附（PSA）制氮工艺是加压吸附、常压解吸，必须使用压缩空气。现使用的吸附剂碳分子筛最佳吸附压力为0.75〜0.9MPa,整个制氮系统中气体均是带压的，具有冲击能量。3分子筛3.1分子筛简介2分子筛是具有均匀微孔，孔径与流体分子直径大小相当的吸附剂。根据其有效孔径大小，可用来筛分离大小不同的流动分子，能够阻止直径大于微孔孔径的分子通过，允许直径小于微孔孔径的分子通过。这种作用叫分子筛的筛分作用，或称位阻效应。由于分子筛具有独特的晶体结构，使它有特定筛的性质，从而构成了独特的吸附选择性和伴化选择性等物理化学性质。化学组成、晶体结构和孔径大小不同，工业用分子筛有许多类型。近年来，作为一种高效能的吸附剂、干燥剂和催化剂载体等，它已广泛应用于许多科学领域和工业部门。3.2分子筛的种类具有分子筛作用的物质有很多，如天然的和人工合成的沸石分子筛、碳分子筛、微孔玲璃、某些有机高聚合物、某些无机物薄漠、有机高分子薄膜等。其中，应用最广的是沸石分子筛和碳分子筛。在分子筛空分制富氮工艺中，所使用的吸附剂就是这两种分子筛。从目前的产品看，沸石分子筛已有近50种定型产品，不仅可用于氧氮分离，而且可用于除水干燥和用作催化剂载体；碳分子筛是新近出现的新型吸附剂，主要应用于空分制富氮和氢的提纯等。下面扼要介绍上述两种常用分子筛。3.2.1沸石分子筛沸石分子筛是一种人工合成的无机吸附剂，它的组成与天然沸石相近，具有多孔笼形骨架结构的硅铝酸盐化合物，简称:ZMS。①化学组成沸石分子筛以SiO和AlO为主要成份，并通过共同氧原子相连接，其一般的化学组z2成通式为(M(I),M(II)]•OAlO•nSiOmHO,式中，M⑴和M(II)分别为一价和二价金232322属(通常为Na、K、Ca、Sr、Ba等)；n为沸石的硅铝比，一般n=2〜10；m为结晶水的分子数，一般m=0〜9。②吸附特性沸石分子筛是一种高效的吸附剂，被广泛应用于分离与净化上。它具有如下主要特性。♦良好的吸附特性众所周知，活性炭、活性氧化铝、硅胶等吸附剂虽有较大的比表面积，但它们的微孔尺寸较大，分布不均匀，对于分子大小相差无几的0（2.8A）、N（3.0A）是不能进行选322择性吸附的，即没有筛分分子的本领，因而这3种吸附剂不能用于氧、氮分离工艺。然而。沸石分子筛则不同，它具有笼形孔洞骨架晶体结构，其晶穴体积可占沸石晶体总体积的一半以上，而且其内晶表面高度极化，晶穴内有强的...
