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氧化亞氮對空分設(shè)備有危害,需要用在線式氧化亞氮分析儀進(jìn)行監(jiān)測。
氧化亞氮的分子式為N2O,也叫一氧化二氮,俗稱“笑氣”。大氣中的氧化亞氮濃度約為 3×10-9 。隨著生態(tài)環(huán)境的惡化,它的含量以每年 0.2%~0.3%的速度增加。
土壤微生物在土壤及海洋中的氧化和脫氮活動生成的氧化亞氮占大氣中氧化亞氮含量的 1/3 ,另外 2/3 是人為生成的。例如:礦物燃料、生物體、廢棄物的燃燒、污水處理、發(fā)酵源、汽車廢氣等都會導(dǎo)致 N2O的生成。在 N2O生成源附近,大氣中 N2O的含量可達(dá)到 3×10-6 以上。雖然 N2O的化學(xué)性質(zhì)不活潑,既不會產(chǎn)生腐蝕,也不會發(fā)生爆炸,但是它的物理性質(zhì)對空氣分離具有危害。它的臨界溫度為 309.7K,臨界壓力為 7.27MPa,其三相點是182.3K、0.088MPa。在空氣分離裝置的壓力和溫度的條件下,它具有升華性質(zhì)。在常壓下,其沸點為 185K,比 N2、O2、Ar 的沸點都高,因而,在氧、氮分離過程中,它將濃縮于液氧中。
N2O在水中的溶解度很小,N2O隨加工空氣經(jīng)過空氣過濾器、壓縮機(jī)、冷卻器、水分離器后不能將其分離、除去。大部分N2O都會帶入分子篩純化器,分子篩對N2O的吸附能力小于對CO2的吸附能力。N2O先穿透吸附床層而進(jìn)入精餾塔,而且在分子篩對H2O、CO2、C2H2等碳?xì)浠衔锏墓参竭^程中,CO2能夠?qū)⒎肿雍Y已吸附的N2O分子置換出來。所以,分子篩也不能清除N2O。在主換熱器中,加工空氣被冷卻到接近液化溫度,N2O首先冷凝成固體,會造成空氣通道阻塞。在加工空氣壓力為0.6MPa,N2O含量為1×10-6 時,N2O的凝結(jié)析出溫度為113K。
在精餾塔中,因為N2O相對N2、O2、Ar 組分為高沸點組分,故它將溶解在液氧中,致使在上塔底無法獲得高純度的液氧和氣氧產(chǎn)品。據(jù)測定,氧產(chǎn)品純度為99.5%時,N2O的平均含量為1.4 ×10-5 。并且,在液氧排放不充分時,N2O在液氧中不斷積累,當(dāng)液氧中的 N2O含量大于 50×10-6 時,就會呈固態(tài)析出,阻塞主冷凝蒸發(fā)器通道。
在稀有氣體氪、氙的生產(chǎn)中,隨著氪、氙的濃縮,N2O也濃縮。N2O的含量可達(dá) 100×10-6 ~150×10-6。N2O本身不燃燒,但可以熱分解。這將影響對粗氪、氙中 CH4的催化燃燒的清除以及利用分子篩對生成的水和二氧化碳的吸附。
由于環(huán)境的問題,空氣中的 N2O的濃度不斷增加。況且電子等行業(yè)對氧產(chǎn)品的純度要求越來越高 (99.99%~99.9999%),因此,對加工空氣中的N2O的清除比過去更重要。較好的清除方法是尋找合適的分子篩,在分子篩純化器中將加工空氣中的H2O、CO2、C2H2、N2O共吸附而清除。