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如何从空气中分离出氧气和氮气?

啤酒之家 2022-06-17 16:53 编辑:admin 121阅读

一、如何从空气中分离出氧气和氮气?

氧气与氮气的沸点不同,所以可通过液化空气的方法使它们分离。

地球上的空气主要是由氧气和氮气构成的,氮气占78%,氧气占21%,其他所有的气体才占1%。笼统的说,地球上的空气氮气占八成,氧气占两成。要分离它们需要降温,将气体液化。

液化空气如果把温度降低,空气中所有的气体都能凝结为液体。

这看似简单的常识,18世纪中期以前几乎无人知晓。直到18世纪末,才被法国化学家拉瓦锡所领悟。随后,道尔顿继承了这一思路,在1801年,他强调:“一切弹性流体都可以化成液体。只要降低温度并升高压力,就一定能将所有气体液化”

从此后的100多年时间里,液化气体成了一项备受瞩目的科学竞赛。

1877年,日内瓦的皮克泰和巴黎的卡耶泰才制造出了几滴液氧。

说到气体液化就不得不提到一个人:苏格兰化学家、物理学家詹姆斯·杜瓦(JamesDewar )。

杜瓦对气体液化方面的研究贡献很大。1884年,杜瓦在英国皇家学院首次公开说明了氧气和空气的液化。不久之后,他建造了一台机器,从机器上可以将液化气体通过阀门排出,用作冷却剂。大约在同一时间,他还获得了固态氧气。

1891年,他在皇家学会设计并制造了产生工业液氧的机器,到那年年底,他展示了液态氧和液态臭氧都被磁铁所强烈吸引。1892年左右,他想到了用真空容器储存液体气体,发明了杜瓦瓶,实际上就是一个双层容器的保温瓶,也叫真空烧瓶。它同时也是现在普通热水瓶的原理。

真空烧瓶的保温效率很高,可以将液体保存相当长的时间,从而使检验其物理性能成为可能。

直到1908年,卡末林·昂内斯将氦气液化成功,才宣告了液化气体竞赛的结束。

压缩-绝热膨胀法在液化气体的竞赛中,德国科学家卡尔·冯·林德等人发明了一种绝热膨胀法。

大致原理就是先将空气装入一个容器里,通过外界做功,压缩气体的体积,气体分子热运动加快,温度升高,接着通过冷却剂的蒸发,带走热量,把受压气体冷却到原来的温度。然后隔绝容器与外界的热交换,让受压的气体通过狭窄的口子急剧膨胀,对外做功,由于从外界吸收的热量为零,因此只能减少自身的内能,从而降温冷却。

重复这一过程,就可以逐渐降低空气的温度,并把空气变为液态。

因为氧气的沸点(液体沸腾变成气体的温度)为-183℃,而氮气的沸点是-196℃,所以氧气会率先液化,这样就可以将氧气与氮气与液体与气体的形成分离。

也可先把空气完全液化,然后稍微加点温就可以使得氮气先蒸发,同时使氧气浓缩,而蒸发的氮气再通过冷却再次变成液体,这样就可以分离出液态的氮气与氧气。

液氧是淡蓝色,而液氮为无色透明。

欢迎关注@想法捕手,读科学,聊宇宙。空气中氮气含量约占78%,氧气约占21%,制氧制氮分2种级别,一种是工业级,一种是医疗级,制造原理是一样的,不同的是前期的空气净化级别不同。

过去制氧制氮绝大部分都采用压缩分馏方式,在空气进入压缩机前,通过空气净化系统,除去水分,灰尘,杂质,医疗级还要灭菌,杀毒,等等,总之就是把空气净化到对人体绝对无害的程度,再进入压缩机开始压缩。

气体是有临界温度的,就是说在高于临界温度时,无论压力多大,都不会液化,不液化就难提纯,只有在临界温度以下,达到达到所需压力,才会液化,液化后,再根据氮气和氧气的不同沸点进行固定温度范围蒸馏,就得到纯净的氮气和氧气,常温下需要注入高压钢瓶内保存。

空气的临界温度-140.7℃,压力=3.7MPa,密度=350kg/m³。

氧气的临界温度= -118.6℃,压力= 5.043MPa 。

氮气的临界温度=-147.05℃,压力= 3.4MPa 。

在标准大气压下,氮气冷却至-195.8℃时,变成无色的液体,冷却至-209.8℃时,液态氮变成雪状的固体。

氧气熔点 = -218.4 ℃ ,沸点= -183℃,相对密度(水=1) =1.14/-183℃

相对蒸气密度(空气=1) =1.43Kpa /4217.1/-123.15 ℃ , 临界温度= -118.6℃ 临界压力 =5.043Mpa

氮气 熔点= -209.9 ℃ 沸点= -195.8 ℃,相对密度(水=1)=0.81/-196℃ 相对蒸气密度(空气=1)=0.97 。

根据以上参数和特性,通过调节压缩分馏设备的参数值,就能制备出所需要的氮气和氧气。

目前绝大多数制氮制氧设备都采用分子筛吸附法,利用常温下变压吸附原理,分离空气制取高纯度的氮气或氧气,也有的用滤膜分离法,也有的用空压分馏法,

不管那一种方法,其目的都是必须保证纯度质量合格的,降低成本也是所有企业所追求的。

二、空调压缩机油怎么加?

  1、收冷媒入冷凝器,或回收冷媒,具体机型方法不同。或直接排放,这样做不环保。

  2、排出旧冷冻机油:有排油口就方便点,没排油口的全封闭压缩机,就要拆掉机油液镜,抽油。若连液镜都没有的小压缩机,建议不要换油,直接用到烧压缩机。换油的人工费可能比买台新压缩机贵,实在要换,就只有卸下压缩机倒油了。

  3、添加冷冻机油,这个不用解释了,但是有机油滤网的机组,记得要检查清洗或更换。干燥过滤器也要视情形考虑更换。

  4、检查气密性抽真空:动过的阀门接口全部复原,有条件的用氮气捡漏,氮气压力15公斤以上保持8小时,抽真空保持。

  5、添加冷媒:确定不漏了就可以添加冷媒了,若是全部重新加冷媒,要用电子秤称量着加。

三、啤酒瓶厂料怎么加进大炉里?

“炉里的料,食堂的钟——不是打,就是敲”指不是挨打,就是挨骂。 出处:晓丁《官肚的苦恼)〉:“这一来,我就如 同炉里的料,食堂的钟一不是打,就是 敲。不仅主人痛斥我为罪魁祸首,巴掌像 暴风骤雨般降临;主人的太太也看我要多 不顺眼就有多不顺眼,动不动将我当沙袋 练拳击。”

其实这只是啤酒行业的一种降低经营成本的做法!主要是啤酒行业的利润逐渐透明化,废品回收中心低价甚至不花钱的情况下集中收集并转让给啤酒厂,通过较低的价位二次回收是他们的最终做法,只是这种情况一般很难见到真面目,这样大大降低了废旧酒瓶的实际使用成本,对啤酒厂而言,这就是创造了最大化增收的目的!关于玻璃瓶的材料,融炼的温度等问题的补充:玻璃瓶生产工艺主要包括:①原料预加工。将块状原料(石英砂、纯碱、石灰石、长石等)粉碎,使潮湿原料干燥,将含铁原料进行除铁处理,以保证玻璃质量。②配合料制备。③熔制。玻璃配合料在池窑或池炉内进行高温(1550~1600度)加热,使之形成均匀、无气泡,并符合成型要求的液态玻璃。④成型。将液体玻璃放入模具做成所要求形状的玻璃制品,如平板、各种器皿等。⑤热处理。通过退火、淬火等工艺,消除或产生玻璃内部的应力、分相或晶化,以及改变玻璃的结构状态。玻璃瓶生产流程:  首先要设计确定并制造模具,玻璃原料以石英砂为主要原料,加上其他辅料在高温下溶化成液态,然后注入模具,冷却、切口、回火,就形成玻璃瓶。琉璃瓶一般有刚性标志,标志也由模具形状制成。玻璃瓶的成型按照制作方法可以分为人工吹制、机械吹制和挤压成型三种。 玻璃瓶按照成分可分为以下几种:一是钠玻璃,二是铅玻璃,三是硼矽玻璃。   玻璃瓶的主要原材料是天然矿石、石英石、烧碱、石灰石等。玻璃瓶具有高度的透明性及抗腐蚀性,与大多数化学品接触都不会发生材料性质的变化。其制造工艺简便,造型自由多变,硬度大,耐热、洁净、易清理,并具有可反复使用等特点。玻璃瓶作为包装材料主要用于食品、油、酒类、饮料、调味品、化妆品以及液态化工产品等,用途非常广泛。但玻璃瓶也有它的缺点,如重量大、运输存储成本较高、不耐冲击等。  玻璃瓶的使用特点和种类:玻璃瓶是食品、医药、化学工业的主要包装容器。它们具有化学稳定性好;易于密封,气密性好,透明,可以从外面观察到盛装物的情况;贮存性能好;表面光洁,便于消毒灭菌;造型美观,装饰丰富多彩;有一定的机械强度,能够承受瓶内压力与运输过程中的外力作用;原料分布广,价格低廉等优点。其缺点是质量大(质量与容量比大),脆性大,易碎。然而近年来采用薄壁轻量与物理化学钢化的新技术,这些缺点已有显著改善,因而玻璃瓶能够在与塑料、铁听、铁罐的激烈竞争下,产量逐年增加。  玻璃瓶品种繁多,从容量为1ML的小瓶到十几升的大瓶,从圆形、方形、到异形与带柄瓶,从无色透明的琥珀色、绿色、蓝色、黑色的遮光瓶以及不透明的乳浊玻璃瓶等,不胜枚举。就制造工艺来说,玻璃瓶一般分为模制瓶(使用模型制瓶)和管制瓶(用玻璃管制瓶)两大类。模制瓶又分为大口瓶(瓶口直径在30MM以上)和小口瓶两类。前者用于盛装粉状、块状和膏状物品,后者用于盛装液体。按瓶口形式分为软木塞瓶口、螺纹瓶口、冠盖瓶口、滚压瓶口磨砂瓶口等。按使用情况分为使用一次即废弃不用的一次瓶和多次周转使用的回收瓶。按盛装物分类,可分为酒瓶、饮料瓶、油瓶、罐头瓶、酸瓶、药瓶、试剂瓶、输液瓶、化妆品瓶等等

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