氮的理化性质Word格式.docx
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4.氮的分子量为28.0134，熔点（三相点，12.53kPa）是-210.0℃，液体密度（-210.0℃，12.534kPa）为869.5kg/m&
sup3;
，导热系数（100kPa，280K）是0.02447W/（M-K）。
毒性：
氮本身无毒，无刺激性，吸入的氮气任以原形通过呼吸道排出。
然而，空气中含氮量增加会造成氧的稀释，影响人的正常呼吸。
高浓度的氮气可引起窒息。
液氮接触皮肤能引起了冷烧伤。
吸入高浓度氮气的患者应迅速转移到空气新鲜处，安置休息并保持温暖。
皮肤接触液氮时立即用水冲洗，如果产生冻疮，须就医诊治。
安全防护：
氮气要用受压钢瓶存储，液氮要用绝热容器、槽车贮运。
氮无腐蚀性，容器材料在常温下可使用碳钢、不锈钢、铜、铜合金、铝等通用金属和普通的塑胶材料；
对液氮可使用镍钢（90%Ni）、不锈钢、铜、黄铜和贵青铜。
在低温下可使用聚四佛乙烯和聚三佛氯乙烯聚合体。
当出现火情时，氮气可以用来灭火，但禁止往液氮容器中灌氮气的水。
废气可排入大气中。
变压吸附碳分子筛空分氮
优点：
空气中的氧和氮的分离，一般采用深冷空分法。
然而，深冷空分装置（俗称制氧机）复杂，投资费用大、需要熟练的操作人员。
而且，开车后往往需要10小时左右才能生产出合格的产品氮气。
⒈流程简单、占地小、投资省：
深冷法——需要分馏、膨胀机、各种换热器等，因此机组复杂，占地面积大，工程建筑造价高。
变压吸附法——结构外型小，占地面积省，即使现成空余地，也可安放。
而且可以把小型的变压吸附制氮设备设计成集装箱型，安放在汽车上进行流动作业。
⒉操作简单，随用随开：
深冷法——由于是在极低温下进行的，因此设备在投入正常运行之前，必须有一个预冷启动无效能耗的过程，启动时间一般都在6小时以上甚至更长。
这样，如果启动时间越长，启动次数越多，产品气的单位能耗就随之增大。
而且是不宜随时停机的。
即使停机几个小时，也会影响运行工况，停机时间过长，工况无法恢复正常，就得解冻、加温、吹除等，然后重新启动。
因此深冷设备制造厂希望用户长时间继续运行。
变压吸附法——启动时，只要按一下按钮，启动30分钟内便可以获得纯度为99.9%的产品氮，如果需要高纯氮，那么经过后级纯化装置，大约也只再用劲30分钟时间，便可获得99.99-99.9999%的高纯氮。
停机时也只需按一下按钮。
而且同样能像深冷法设备一样长时间的连续运行，停机多长时间都不会影响工况。
⒊纯度调整方便，制氮成本低：
深冷法——受到各方面因素的制约。
纯度不便调整造成不必要的浪费。
变压吸附法——只受产品氮气排出量的影响，在其他条件不变情况下，成品气排出气量越大，成品气的纯度就越低；
反之则越高。
所以它可经任意选择90-99.99%之间浓度氮气，相应浪费就小。
另外，只需提供电和压缩空气就可以生产。
⒋可以无人操作、使用安全：
深冷法——机组多，尤其采用高转速透平膨胀机时，易因故障而影响设备正常运行。
需配备熟练操作人员看管。
变压吸附法——开机后，就可以实现无人操作，而且均在常温下运转，无不安全因素。
原理
碳分子筛（Carbon
Molecular
Sieving-CMS）是一种以煤为主要原料经过特殊加工而成的，黑色，表面充满微孔晶体的颗粒，是一种半永久性吸附剂。
碳分子筛对氧和氮的分离作用主要基于这两种气体在碳分子筛表面上的扩散速率不同，较小直径的气体分子（O2）扩散较快，较多进入分子筛固相（微孔），较大直径气体分子（N2）扩散较慢，进入分子筛固相也较少.氧的临界直径为2.8A（1A=10-10cm），氮的临界直径为3A，这样在气相中可得到氮的富集成份。
变压吸附概况及原理
概况：
变压吸附（Pressure
Swing
Adsorption.简称PSA）是一种新型气体吸附分离技术，它有如下优点：
⑴产品纯度高。
⑵一般可在室温和不高的压力下工作，床层再生时不用加热，节能经济。
⑶设备简单，操作、维护简便。
⑷连续循环操作，可完全达到自动化。
因此，当这种新技术问世后，就受到各国工业界的关注，竟相开发和研究，发展迅速，并日益成熟。
1960年Skarstrom提出PSA专利，他以5A沸石分子筛为吸附剂，用一个两床PSA装置，从空气中分离出富氧，该过程经过改进，于60年代投入了工业生产。
70年代，变压吸附技术的工业应用取得了突破性的进展，主要应用在氧氮分离、空气干燥与净化以及氢气净化等。
其中，氧氮分离的技术进展是把新型吸附剂碳分子筛与变压吸附结合起来，将空气中的O2和N2加以分离，从而获得氮气。
随着分子筛性能改进和质量提高，以及变压吸附工艺的不断改进，使产品纯度和回收率不断提高，这又促使变压吸附在经济上立足和工业化的实现。
原理：
任何一种吸附对于同一被吸附气体（吸附质）来说，在吸附平衡情况下，温度越低，压力越高，吸附量越大。
反之，温度越高，压力越低，则吸附量越小。
因此，气体的吸附分离方法，通常采用变温吸附或变压吸附两种循环过程，二种循环过程如图一。
如果压力不变，在常温或低温的情况下吸附，用高温解吸的方法，称为变温吸附（简称TSA）。
显然，变温吸附是通过改变温度来进行吸附和解吸的。
变温吸附操作是在低温（常温）吸附等温线和高温吸附等温线之间的垂线进行（见图一），由于吸附剂的比热容较大，热导率（导热系数）较小，升温和降温都需要较长的时间，操作上比较麻烦，因此变温吸附主要用于含吸附质较少的气体净化方面。
如果温度不变，在加压的情况下吸附，用减压（抽真空）或常压解吸的方法，称为变压吸附。
可见，变压吸附是通过改变压力来吸附和解吸的。
变压吸附操作由于吸附剂的热导率较小，吸附热和解吸热所引起的吸附剂床层温度变化不大，故可将其看成等温过程，它的工况近似地沿着常温吸附等温线（见图一）进行，在较高压力（P2）下吸附，在较低压力（P1）下解吸。
变压吸附既然沿着吸附等温线进行，从静态吸附平衡来看，吸附等温线的斜率对它的是影响很大的，在温度不变的情况下，压力和吸附量之间的关系，如图示所示，图中PH表示吸附压力，PL表示解吸（减压后）压力，这时PH与PL所应的吸附量的差，实质上是有效吸附量，以Ve表示之。
显然，直线型吸附等温线的有效吸附量比曲线型（Langmuir型）的要来得大。
吸附常常是在压力环境下进行的，变压吸附提出了加压和减压相结合的方法，它通常是由加压吸附、减压再组成的吸附一解吸系统。
在等温的情况下，利用加压吸附和减压解吸组合成吸附操作循环过程。
吸附剂对吸附质的吸附量随着压力的升高而增加，并随着压力的降低而减少，同时在减压（降至常压或抽真空）过程中，放出被吸附的气体，使吸附剂再生，外界不需要供给热量便可进行吸附剂的再生。
因此，变压吸附既称等温吸附，又称无热再生吸附。
变压吸附空分制氮机选型
变压吸附碳分子筛制氮机（简称：
制氮机）的选用涉及问题较多，但只要我们仔细分析、比较、把握重点，就可以得到满意结果。
首先，在确定具体型号规格前，应着重对制氮机的性能和特点作全面的比较分析：
㈠应从哪几个方面对制氮机进行比较分析：
⒈系统设计的合理性；
⒉碳分子筛装填技术；
⒊控制阀门的使用寿命；
⒋研究开发，制造经验、用户使用情况；
⒌影响制氮成本的因素；
①
一次性投资。
②
投入使用所必备配套条件及费用。
③
使用寿命。
④
操作维护费用（人工）及电、水、压缩空气耗用量。
㈡影响制氮机稳定性之因素：
制氮机是涉及多学科，机、电、仪密集一体高笠技产品，在长期使用中稳定是很重要的。
从制氮机的组成可以看出，影响稳定性关键有二：
⒈管路上的控制阀门：
对于变压吸附制氮机来讲，阀门必须具有以下几点性能：
a.
应在接受电信号的1秒钏内完成开或关动作
b.
密封性能好，绝对不漏气
c.
能承受频繁的开、关，保证足够长的使用寿命
d.
容易维护和判断故障
因为在正常的工况下，每只阀门在每一个周期（120秒左右）必须开关一次，以制氮机每年300个工作日计，每天24小时连续开车，吸附解吸周期为4分钟计，那么每只阀门每年需要开、关20多万次。
而只要其中一只阀门故障都会破坏整台设备正常工况。
所以阀门连续使用寿命是制氮机稳定可*的最重要一环节。
⒉碳分子筛是变压附制氮设备核心。
碳分子筛有几个重要性能指标：
硬度
最大产氮量（Nm3/T-h）
最大回收率（N2/Air）%
充填密度
以上指标碳分子筛专业生产厂家均已在出厂时注明，问题的关键在于使用。
如何使碳分子筛发挥最大效能，实现更长使用寿命就很有讲究：
①碳分子筛装填技术：
碳分子筛装入钢制吸附塔时必须具备专门的技术，否则极易粉化并导致失效。
从工艺流程分析我们不难发现，当压缩空气高速进入吸附塔时，如果没有特制的气体分布器，分子筛受到气流的强力冲击、摩擦，容易造成分子筛的粉化。
另外分子筛在吸附塔内是不可能“绝
对紧密”，在使用一段时间后，分子筛之间的空隙在减少，慢慢下沉，如果没有“压紧装置”，吸附塔上部有可能出现明显空间。
当压缩空气进入吸附塔下部时，分子筛就会在短时间内发生快速的位移，导致分子筛互相碰撞、摩擦并与吸附塔壁发生撞击，这样就极易使分子筛粉化失效。
分子筛的装填技术还影响气体分布，氮气回收率。
②空气中油、水对分子筛的影响：
由于空气中不可避免含有一定油蒸汽，如果不经严格除油，油蒸汽极易被碳分子筛所吸附，并难以脱附，填塞分子筛微孔，导致分子筛“中毒”失效。
所以在压缩空气进入吸附塔前设置严格除油装置（高效除油器）是保证分子筛使用寿命必不可少的一环。
水对分子筛来讲虽然不是致命的，但会使分子筛吸附“负荷”增加，即影响其吸附O2、CO2之能力。
因此压缩空气干燥除水，是提高分子筛吸附能力和稳定不可忽视的问题
而且可以把小型的变压吸附制氮设备设
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