一、常用工業氣體生產流程

1、氧氣

工業氧氣的生產方法主要有空氣液化分離精餾法(簡稱空分法)、水(shui)電解法和(he)變壓吸(xi)附法等(deng)。

空(kong)(kong)分(fen)(fen)法生產氧(yang)(yang)氣(qi)的工藝流程(cheng)大體(ti)(ti)是：吸收空(kong)(kong)氣(qi)→二(er)氧(yang)(yang)化碳(tan)吸收塔(ta)→壓縮機→冷(leng)卻器(qi)(qi)→干燥(zao)器(qi)(qi)→冷(leng)凍機→液(ye)(ye)(ye)化分(fen)(fen)離器(qi)(qi)→油(you)分(fen)(fen)離器(qi)(qi)→氣(qi)體(ti)(ti)儲(chu)槽→氧(yang)(yang)氣(qi)壓縮機→氣(qi)體(ti)(ti)充裝。其(qi)基本原理是將空(kong)(kong)氣(qi)液(ye)(ye)(ye)化后，利用(yong)(yong)空(kong)(kong)氣(qi)中各(ge)組(zu)份沸點的不同(tong)在液(ye)(ye)(ye)化分(fen)(fen)離器(qi)(qi)進行分(fen)(fen)離精餾，制取氧(yang)(yang)氣(qi)。大型制氧(yang)(yang)機組(zu)的研究開發投(tou)用(yong)(yong)，使得制氧(yang)(yang)能耗不斷降低(di)，并易(yi)于(yu)同(tong)時生產多種空(kong)(kong)分(fen)(fen)產品(pin)(如氮氣(qi)、氬(ya)氣(qi)及(ji)其(qi)它(ta)惰性氣(qi)體(ti)(ti)等)。為了便于(yu)儲(chu)存和運輸(shu)，經液(ye)(ye)(ye)化分(fen)(fen)離器(qi)(qi)分(fen)(fen)離后的液(ye)(ye)(ye)氧(yang)(yang)，用(yong)(yong)泵輸(shu)入低(di)溫液(ye)(ye)(ye)體(ti)(ti)儲(chu)槽，再經槽車(che)運至各(ge)深冷(leng)液(ye)(ye)(ye)化永(yong)久氣(qi)體(ti)(ti)充裝站。液(ye)(ye)(ye)氮、液(ye)(ye)(ye)氬(ya)也采(cai)用(yong)(yong)此(ci)法儲(chu)存、運輸(shu)。

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2、氮氣

工業(ye)氮(dan)氣(qi)(qi)的(de)(de)主要(yao)生產方法(fa)(fa)有空分法(fa)(fa)、變(bian)壓吸附法(fa)(fa)、膜(mo)分離(li)法(fa)(fa)和燃燒(shao)法(fa)(fa)等。空分法(fa)(fa)制(zhi)取的(de)(de)氮(dan)氣(qi)(qi)純(chun)度(du)高，能(neng)耗低。變(bian)壓吸附法(fa)(fa)制(zhi)氮(dan)技術是采(cai)用5A碳分子篩對空氣(qi)(qi)中的(de)(de)組份(fen)進行選擇性吸附，將氧、氮(dan)分離(li)制(zhi)取氮(dan)氣(qi)(qi)，氮(dan)氣(qi)(qi)產品壓力(li)高、能(neng)耗低，產品純(chun)度(du)能(neng)達到國家(jia)標準要(yao)求：工業(ye)氮(dan)≥98.5%，純(chun)氮(dan)≥99.95%。

3、氬氣

氬氣是大(da)氣中(zhong)含量(liang)最多的(de)惰性(xing)氣體，其制取方法主要有空分法。在制氧(yang)工藝中(zhong)，將沸(fei)點為(wei)-185.9℃左右的(de)餾分從(cong)液化分離器(qi)中(zhong)分出即(ji)得(de)液氬。

4、二氧化碳

二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)的制取(qu)方法(fa)(fa)(fa)主要有：生(sheng)產(chan)石(shi)灰副產(chan)二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)，釀酒發(fa)酵(jiao)過程副產(chan)二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)，重油、焦炭等(deng)燃(ran)燒(shao)產(chan)生(sheng)二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)，合成(cheng)(cheng)(cheng)氨工業副產(chan)品二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)等(deng)。目前，合成(cheng)(cheng)(cheng)氨工業的原料大(da)都為燃(ran)氣(qi)(qi)、煉(lian)廠氣(qi)(qi)、焦爐氣(qi)(qi)和煤，其主要成(cheng)(cheng)(cheng)份(fen)都是由(you)不同氫碳(tan)比的烴(jing)類(lei)和元(yuan)素碳(tan)構成(cheng)(cheng)(cheng)，在高溫(wen)下與水蒸汽作用(yong)生(sheng)成(cheng)(cheng)(cheng)以氫氣(qi)(qi)和一(yi)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)為主體的合成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)，一(yi)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)經變(bian)換成(cheng)(cheng)(cheng)為二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)。二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)的提純方法(fa)(fa)(fa)有：吸(xi)收(shou)法(fa)(fa)(fa)、變(bian)壓吸(xi)附(fu)法(fa)(fa)(fa)、吸(xi)附(fu)精餾法(fa)(fa)(fa)和膜分離(li)法(fa)(fa)(fa)。

5、氨氣

工業氣(qi)(qi)(qi)(qi)體氨(an)的(de)制取方法(fa)(fa)主要采用直接合(he)成(cheng)法(fa)(fa)。合(he)成(cheng)氨(an)工藝(yi)流(liu)程是：在水(shui)煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)發生爐中往紅熱的(de)焦炭上(shang)吹入空氣(qi)(qi)(qi)(qi)和水(shui)蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)，先得到氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)、氫(qing)氣(qi)(qi)(qi)(qi)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體，然后用洗(xi)滌熱交(jiao)換、凝縮(suo)二氧化碳和吸收(shou)二氧化碳等(deng)生產工序制備原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)體。精制的(de)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)體經(jing)過過濾(lv)器(qi)(qi)(qi)、冷卻(que)器(qi)(qi)(qi)、氨(an)分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)以(yi)及加熱器(qi)(qi)(qi)送至合(he)成(cheng)反應器(qi)(qi)(qi)經(jing)分(fen)離(li)器(qi)(qi)(qi)分(fen)離(li)出(chu)液氨(an)。

6、氯氣

工業上(shang)用的(de)氯氣(qi)(qi)主要制(zhi)取(qu)方法是電解飽(bao)和食鹽水(shui)。純(chun)度較(jiao)高(gao)的(de)氯氣(qi)(qi)由電解熔(rong)融氯化(hua)物制(zhi)備(bei)活潑金屬(shu)時取(qu)得(de)。利用空氣(qi)(qi)或氧氣(qi)(qi)可催化(hua)有機合成工業的(de)副產品(pin)氯化(hua)氫，使之氧化(hua)而轉化(hua)為氯氣(qi)(qi)。

7、乙炔氣

乙(yi)炔的(de)制取方法主要有電石(shi)水解(jie)法、甲烷或烴(jing)類的(de)高溫燃燒裂(lie)解(jie)法和等離子體裂(lie)解(jie)法。電石(shi)水解(jie)法工(gong)藝流程短，產(chan)品純度高，但(dan)能耗(hao)較大。大多數(shu)溶(rong)解(jie)乙(yi)炔生(sheng)產(chan)采用此法。根據乙(yi)炔的(de)溶(rong)解(jie)特性，將乙(yi)炔氣壓縮(suo)(suo)充入溶(rong)劑中，并被儲(chu)存(cun)在充滿多孔填(tian)料的(de)鋼瓶內。溶(rong)解(jie)乙(yi)炔生(sheng)產(chan)充裝工(gong)藝流程是：粗乙(yi)炔氣發生(sheng)后經過化學凈化，去除硫(liu)、磷等雜(za)質，再經壓縮(suo)(suo)和干燥，充裝進入溶(rong)解(jie)乙(yi)炔氣瓶內。

8、氫氣

工業氫氣的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)(yao)有：礦物燃燒轉化制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)、水電(dian)解制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)、通過半水煤氣法(fa)制(zhi)(zhi)得(de)氫(qing)(qing)。水電(dian)解制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)方(fang)法(fa)技術可(ke)靠、操作(zuo)(zuo)簡單、維護方(fang)便、不(bu)產(chan)(chan)生(sheng)(sheng)(sheng)污染、制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)純度高(gao)，唯其電(dian)能消耗(hao)(hao)大，成本(ben)較高(gao)，生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)發展受一定制(zhi)(zhi)約，主(zhu)要(yao)(yao)供應(ying)氫(qing)(qing)氣純度要(yao)(yao)求(qiu)高(gao)且用(yong)量(liang)不(bu)太大的(de)用(yong)戶(hu)使(shi)用(yong)。但隨著(zhu)新技術的(de)應(ying)用(yong)，促進(jin)了(le)水電(dian)解技術的(de)改進(jin)，使(shi)水電(dian)解制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)技術的(de)成本(ben)不(bu)斷降低，電(dian)耗(hao)(hao)不(bu)斷下降，有望成為“清潔能源”的(de)最(zui)主(zhu)要(yao)(yao)生(sheng)(sheng)(sheng)產(chan)(chan)方(fang)法(fa)。目(mu)前，正在研(yan)究開發的(de)制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)方(fang)法(fa)有：電(dian)化學分解水制(zhi)(zhi)取氫(qing)(qing)氣，光催(cui)化作(zuo)(zuo)用(yong)制(zhi)(zhi)取氫(qing)(qing)氣等。

二、空氣分離的三種方法

空氣分(fen)離3種技術(shu)方(fang)法(fa)(fa)是(shi)吸附法(fa)(fa)、膜分(fen)離法(fa)(fa)及低溫法(fa)(fa)。目前工業應用最(zui)為廣泛的就是(shi)低溫空氣分(fen)離技術(shu)。

1、吸附法

利用分(fen)子篩(shai)對不同(tong)分(fen)子的(de)選擇吸附(fu)性能來達到(dao)最終分(fen)離目的(de)，該技術(shu)流程簡單，操作方(fang)便，運行成本低，但獲(huo)得高純度(du)產品較(jiao)為(wei)困難，而且裝置(zhi)容(rong)量有(you)限，所以(yi)該技術(shu)有(you)其(qi)局限的(de)應用范圍。

2、膜分離法

利用膜(mo)(mo)滲透技術，利用氧(yang)、氮通過膜(mo)(mo)的(de)(de)速率(lv)的(de)(de)不同(tong)，實現兩種組(zu)分的(de)(de)粗分離。這種方法裝置更(geng)為簡(jian)單，操作方便，投資(zi)小但(dan)產品只能達(da)到28% --35%的(de)(de)富(fu)氧(yang)空氣，且規模只宜中(zhong)小型化，只適用于富(fu)氧(yang)燃燒及醫療(liao)保健領域應用。

3、低溫法

利用空氣(qi)中(zhong)各組分(fen)(fen)沸點的(de)不同(tong)，通(tong)過一系(xi)列的(de)工(gong)藝過程(cheng)，將空氣(qi)液化(hua)，并通(tong)過精(jing)餾來達到不同(tong)組分(fen)(fen)分(fen)(fen)離的(de)方法(fa)。這種方法(fa)較前兩種方法(fa)可實(shi)現空氣(qi)組分(fen)(fen)的(de)全分(fen)(fen)離、產(chan)品精(jing)純化(hua)、裝置大(da)型化(hua)、狀態雙(shuang)元化(hua)(液態及氣(qi)態)，故(gu)在生產(chan)裝置工(gong)業化(hua)方面占(zhan)據主(zhu)導地位(wei)。和傳統的(de)分(fen)(fen)離相比，這些氣(qi)體(ti)的(de)分(fen)(fen)離需在100K以下(xia)的(de)低溫環(huan)境下(xia)才能實(shi)現，所以稱之為低溫法(fa)(或深冷法(fa))。