液氮洗原理

氮洗工段基本原理包括吸附原理、混合制冷原理及液氮洗涤原理

氮洗工段基本原理包括吸附原理、混合制冷原理及液氮洗涤原理：

⑴吸附原理

吸附是一种物理现象，不发生化学变化。由于分子间引力作用，在吸附剂表面产生一种表面力。当流体流过时，流体与吸附剂充分接触，一些分子由于作不规则运动而碰撞在吸附剂表面，有可能被表面力所吸引，被吸附到固体表面，使流体中这种分子减少，以达到净化的目的。

分子筛对极性分子的吸附力远远大于非极性分子，因此，从甲醇洗来的气体中，CO2、CH3OH 因其极性大于H2，就被分子筛选择性的吸附。而H2为非极性分子，因此分子筛对H2的吸附就比较困难。

⑵混合制冷原理

众所周知，将一种气体节流膨胀可进行制冷。科学实践已经证明，将一种气体在足够高的压力下与另一种气体混合也能制冷。这是因为在系统总压力不变的情况下，气体在混合物中分压是降低的，要确切做到这一点，互相混合气体的主要组分沸点至少平均相差33℃，最好相差57℃。

氮洗工艺设计中就运用了这一原理，在换热器中用洗涤塔的产品来冷却氮气和原料气，在洗涤中，让原料气和液氮逆流接触，在此过程中，不仅将原料气中的CO、CH4、Ar等洗涤下来，同时配入部分氮气。但这部分氮气并不能使出塔气中H2／N2达到3：1，因此设计出塔气另一种配氮方式，此过程是在换热器内完成的，使H2／N2达到3：1，同时，在氮气与原料气混合的过程中，获得了系统所需的大部分冷量。

⑶液氮洗涤原理

液氮洗涤近于多组份精馏，又不同于多组份的精馏，它是利用氢与CO、Ar、CH4的沸点相差较大，将CO、CH4、Ar从气相中溶解到液氮中，从而达到脱除CO、CH4、Ar等杂质的目的。下表为一些气体的物性常数。

一些气体的物理性常数

气体沸点℃大气压下蒸发热Kcal/Kg 临界温度℃临界压力atm

CH4 -161.4 58.4 -82 45.8

Ar -185.8 37.6 -122.1 466

CO -191.5 51.6 -140.2 434.53

N2 -195.67 47.7 -147.1 33.6

H2 -252.81 109.0 -139.9 13.2

从上表可以看出，各组分的临界温度都比较低，氮的临界温度为-147.1℃，故决定于液氮洗需要低温下进行。从各组分的沸点数据可以看出，H2的沸点远远低N2及其它组分，也就是说，在低温液氮洗涤过程中，CH4、Ar、CO较易溶解于液氮中，而原料氢气，则不易溶解于液氮中，从而达到了液氮洗涤的目的。

注：低温清除一氧化碳的原理是利用一氧化碳在液氮中的溶解，即一氧化碳和氮的汽液相平衡。因为欲将一氧化碳降低至5ppm以下，即使总压为70巴，其冷凝温度也将在68K 以下。

所以靠完全冷凝，在相应的条件（氮洗条件）下，达不到净化的要求，需要的温度会更低。所以“吸收”更为准确。