空气分离制氮机

发布时间:2022-04-06发布人:上海化工研究院

     现在的合成氨依照燃料不同,大体上可以分成三类工艺路线,煤炭路线,天然气路线与重油路线。但是在哈伯那个年代,还是以煤炭路线为主的。煤炭路线制备合成气(N2:H2=1:3)的工艺主要包括空分制氮与水煤气制氢两个流程。现在的氮气非常便宜而且常见了,实验用的工业氮气也就几十块钱一瓶,可以说是白菜价了。而且地球上的大气78%都由氮气组成,可以说氮气是一种取之不尽,用之不竭的资源。但是时间要是回到一两百年前,制备氮气可是花了老大劲了。今天我们就来讲讲空分制氮机的历史。

      空气分离顾名思义,就是将空气首先转变成液体,然后再利用氧气与氮气沸点不同将二者分开。液氮的沸点是-196摄氏度,而液氧的沸点是-183摄氏度,二者的沸点差达到13度,可以说是比较容易分离的体系。但是这项技术首先要面临的困难就是如何将空气液化。

      如果能够降低温度的话是不是空气也能液化呢?这一点上估计俄罗斯人应该比较清楚,至少气温降低到零下30度的时候空气还是正常气体。这说明要使空气液化要么不可能,要么还需要更冷的低温。

      临界温度的概念使得单纯依靠压缩是无法获得一些气体对应的液体的,当时这些气体被人们称为永久气体,很不幸,空气中的氮与氧都属于此类范畴。因此液化空气的发展还必须要等待人类在制冷领域出现进步。时间到了1853年,焦耳与汤普森在实验室中发现,气体经过节流阀膨胀后温度能够降低,在节流阀一端的压力越高,膨胀到常压以后所得到的气体温度越低。这个发现后来被称为焦耳-汤普森效应。



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