一、常用工業氣體生產流程

1、氧氣

工業(ye)氧氣的生產方(fang)法(fa)主要有空氣液化(hua)分(fen)(fen)離精餾法(fa)(簡稱空分(fen)(fen)法(fa))、水電解(jie)法(fa)和(he)變(bian)壓吸(xi)附(fu)法(fa)等。

空(kong)分(fen)法生(sheng)產(chan)(chan)氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)的(de)工藝流程(cheng)大(da)體(ti)是：吸收空(kong)氣(qi)(qi)(qi)→二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳吸收塔→壓縮(suo)(suo)機→冷卻器(qi)(qi)→干燥(zao)器(qi)(qi)→冷凍機→液(ye)(ye)化(hua)(hua)分(fen)離器(qi)(qi)→油分(fen)離器(qi)(qi)→氣(qi)(qi)(qi)體(ti)儲(chu)(chu)槽(cao)→氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)壓縮(suo)(suo)機→氣(qi)(qi)(qi)體(ti)充(chong)裝(zhuang)(zhuang)。其(qi)基本原理(li)是將空(kong)氣(qi)(qi)(qi)液(ye)(ye)化(hua)(hua)后，利(li)用空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中各組(zu)份沸(fei)點的(de)不(bu)同在(zai)液(ye)(ye)化(hua)(hua)分(fen)離器(qi)(qi)進行分(fen)離精餾，制取氧(yang)(yang)氣(qi)(qi)(qi)。大(da)型制氧(yang)(yang)機組(zu)的(de)研究開發投用，使(shi)得制氧(yang)(yang)能耗不(bu)斷降低(di)，并易于同時生(sheng)產(chan)(chan)多種空(kong)分(fen)產(chan)(chan)品(如氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)、氬(ya)(ya)氣(qi)(qi)(qi)及其(qi)它惰性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體(ti)等)。為了便于儲(chu)(chu)存(cun)和(he)運(yun)(yun)輸，經液(ye)(ye)化(hua)(hua)分(fen)離器(qi)(qi)分(fen)離后的(de)液(ye)(ye)氧(yang)(yang)，用泵(beng)輸入低(di)溫液(ye)(ye)體(ti)儲(chu)(chu)槽(cao)，再經槽(cao)車運(yun)(yun)至各深(shen)冷液(ye)(ye)化(hua)(hua)永久氣(qi)(qi)(qi)體(ti)充(chong)裝(zhuang)(zhuang)站。液(ye)(ye)氮(dan)、液(ye)(ye)氬(ya)(ya)也采(cai)用此(ci)法儲(chu)(chu)存(cun)、運(yun)(yun)輸。

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2、氮氣

工業(ye)氮(dan)(dan)氣(qi)的(de)主要(yao)生產方法(fa)有空(kong)分(fen)法(fa)、變壓(ya)吸(xi)(xi)附法(fa)、膜分(fen)離法(fa)和燃燒(shao)法(fa)等。空(kong)分(fen)法(fa)制(zhi)取的(de)氮(dan)(dan)氣(qi)純(chun)度高，能耗低(di)。變壓(ya)吸(xi)(xi)附法(fa)制(zhi)氮(dan)(dan)技術(shu)是采用5A碳分(fen)子(zi)篩對空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)組(zu)份進行選擇性吸(xi)(xi)附，將(jiang)氧、氮(dan)(dan)分(fen)離制(zhi)取氮(dan)(dan)氣(qi)，氮(dan)(dan)氣(qi)產品(pin)壓(ya)力高、能耗低(di)，產品(pin)純(chun)度能達(da)到國家(jia)標(biao)準要(yao)求：工業(ye)氮(dan)(dan)≥98.5%，純(chun)氮(dan)(dan)≥99.95%。

3、氬氣

氬氣(qi)是(shi)大氣(qi)中含量最多的惰性氣(qi)體，其(qi)制取方法(fa)主要有空分(fen)法(fa)。在制氧工藝中，將沸點為-185.9℃左(zuo)右(you)的餾分(fen)從(cong)液化(hua)分(fen)離器中分(fen)出即得液氬。

4、二氧化碳

二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)的制取方(fang)(fang)法(fa)主要(yao)有：生(sheng)產(chan)石灰(hui)副(fu)產(chan)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)，釀酒(jiu)發酵(jiao)過程副(fu)產(chan)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)，重油、焦(jiao)(jiao)炭等(deng)燃燒產(chan)生(sheng)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)，合(he)成(cheng)氨工(gong)業副(fu)產(chan)品(pin)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)等(deng)。目前，合(he)成(cheng)氨工(gong)業的原料(liao)大(da)都(dou)為(wei)燃氣、煉(lian)廠氣、焦(jiao)(jiao)爐氣和煤(mei)，其主要(yao)成(cheng)份都(dou)是由不同氫碳(tan)(tan)比的烴類(lei)和元(yuan)素碳(tan)(tan)構(gou)成(cheng)，在高溫下(xia)與水蒸汽(qi)作用生(sheng)成(cheng)以氫氣和一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)為(wei)主體(ti)的合(he)成(cheng)氣，一(yi)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)經變(bian)換成(cheng)為(wei)二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)。二(er)(er)氧(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)的提純方(fang)(fang)法(fa)有：吸(xi)收法(fa)、變(bian)壓吸(xi)附法(fa)、吸(xi)附精(jing)餾法(fa)和膜分離法(fa)。

5、氨氣

工(gong)業氣(qi)(qi)體氨的制(zhi)(zhi)取方法(fa)主要采用(yong)直接合(he)(he)(he)成法(fa)。合(he)(he)(he)成氨工(gong)藝(yi)流程是(shi)：在水煤氣(qi)(qi)發(fa)生(sheng)(sheng)爐中往紅(hong)熱的焦炭上吹入空氣(qi)(qi)和(he)水蒸氣(qi)(qi)，先得到(dao)氮氣(qi)(qi)、氫氣(qi)(qi)混合(he)(he)(he)氣(qi)(qi)體，然后用(yong)洗滌(di)熱交換、凝縮二(er)氧化碳和(he)吸收二(er)氧化碳等生(sheng)(sheng)產工(gong)序制(zhi)(zhi)備原料氣(qi)(qi)體。精(jing)制(zhi)(zhi)的混合(he)(he)(he)氣(qi)(qi)體經過過濾器(qi)、冷卻(que)器(qi)、氨分離(li)器(qi)以及加熱器(qi)送至合(he)(he)(he)成反應器(qi)經分離(li)器(qi)分離(li)出液氨。

6、氯氣

工(gong)業上(shang)用的氯氣(qi)(qi)(qi)主要制取方法(fa)是電解飽和食鹽水。純度較高的氯氣(qi)(qi)(qi)由電解熔融氯化(hua)物制備活潑金屬時取得。利(li)用空氣(qi)(qi)(qi)或氧氣(qi)(qi)(qi)可催化(hua)有機合成工(gong)業的副(fu)產品氯化(hua)氫，使之氧化(hua)而轉(zhuan)化(hua)為氯氣(qi)(qi)(qi)。

7、乙炔氣

乙炔的制取方法(fa)(fa)主要有電(dian)石水(shui)解(jie)法(fa)(fa)、甲烷或烴(jing)類的高溫燃(ran)燒裂解(jie)法(fa)(fa)和等離(li)子體裂解(jie)法(fa)(fa)。電(dian)石水(shui)解(jie)法(fa)(fa)工藝流程短，產(chan)品純度高，但(dan)能耗(hao)較大。大多數溶解(jie)乙炔生(sheng)產(chan)采(cai)用此法(fa)(fa)。根據乙炔的溶解(jie)特性，將乙炔氣(qi)壓縮(suo)充(chong)入(ru)溶劑中，并(bing)被儲存在充(chong)滿(man)多孔填料(liao)的鋼瓶內。溶解(jie)乙炔生(sheng)產(chan)充(chong)裝工藝流程是：粗乙炔氣(qi)發(fa)生(sheng)后經(jing)過化(hua)學凈(jing)化(hua)，去除硫(liu)、磷等雜(za)質，再經(jing)壓縮(suo)和干燥，充(chong)裝進入(ru)溶解(jie)乙炔氣(qi)瓶內。

8、氫氣

工業氫氣的(de)(de)生產(chan)(chan)(chan)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)(yao)(yao)有：礦物燃燒轉化(hua)(hua)制氫(qing)、水(shui)電解(jie)制氫(qing)、通過半水(shui)煤(mei)氣(qi)法(fa)制得(de)氫(qing)。水(shui)電解(jie)制氫(qing)方(fang)法(fa)技(ji)術(shu)可(ke)靠、操(cao)作簡單、維(wei)護方(fang)便、不(bu)產(chan)(chan)(chan)生污染(ran)、制氫(qing)純度高，唯其(qi)電能(neng)消耗大，成(cheng)本較高，生產(chan)(chan)(chan)發(fa)(fa)展受一定(ding)制約，主(zhu)要(yao)(yao)(yao)供(gong)應(ying)氫(qing)氣(qi)純度要(yao)(yao)(yao)求高且用(yong)(yong)量不(bu)太大的(de)(de)用(yong)(yong)戶(hu)使用(yong)(yong)。但隨著新技(ji)術(shu)的(de)(de)應(ying)用(yong)(yong)，促進了水(shui)電解(jie)技(ji)術(shu)的(de)(de)改進，使水(shui)電解(jie)制氫(qing)技(ji)術(shu)的(de)(de)成(cheng)本不(bu)斷降低，電耗不(bu)斷下(xia)降，有望成(cheng)為(wei)“清潔能(neng)源(yuan)”的(de)(de)最主(zhu)要(yao)(yao)(yao)生產(chan)(chan)(chan)方(fang)法(fa)。目前，正在研究開發(fa)(fa)的(de)(de)制氫(qing)方(fang)法(fa)有：電化(hua)(hua)學分解(jie)水(shui)制取(qu)氫(qing)氣(qi)，光催化(hua)(hua)作用(yong)(yong)制取(qu)氫(qing)氣(qi)等。

二、空氣分離的三種方法

空(kong)氣分(fen)離(li)3種技(ji)(ji)術方法(fa)(fa)是吸附法(fa)(fa)、膜分(fen)離(li)法(fa)(fa)及低溫(wen)法(fa)(fa)。目前工業應用最(zui)為廣泛的就是低溫(wen)空(kong)氣分(fen)離(li)技(ji)(ji)術。

1、吸附法

利用分(fen)子(zi)篩對不同(tong)分(fen)子(zi)的(de)選擇吸附(fu)性能來達到最(zui)終分(fen)離目(mu)的(de)，該技(ji)術(shu)流程簡(jian)單，操作(zuo)方(fang)便，運行成本低，但獲得高(gao)純度產品較為困(kun)難(nan)，而且裝置容量有(you)限，所以該技(ji)術(shu)有(you)其局(ju)限的(de)應用范圍。

2、膜分離法

利用(yong)膜滲(shen)透(tou)技術，利用(yong)氧(yang)(yang)、氮(dan)通(tong)過(guo)膜的速率的不(bu)同，實現兩種組(zu)分(fen)的粗分(fen)離。這種方法裝置更(geng)為簡(jian)單，操(cao)作方便，投資小(xiao)但產品(pin)只能達到28% --35%的富氧(yang)(yang)空氣(qi)，且規模只宜中小(xiao)型化，只適用(yong)于富氧(yang)(yang)燃燒及醫療保(bao)健(jian)領域應用(yong)。

3、低溫法

利(li)用空(kong)氣中各(ge)組分沸點的不同，通(tong)過(guo)一系列的工藝過(guo)程，將空(kong)氣液(ye)化(hua)(hua)(hua)，并通(tong)過(guo)精(jing)餾(liu)來達(da)到(dao)不同組分分離的方法(fa)(fa)。這種(zhong)方法(fa)(fa)較前兩種(zhong)方法(fa)(fa)可實(shi)現(xian)空(kong)氣組分的全分離、產品精(jing)純化(hua)(hua)(hua)、裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)大型(xing)化(hua)(hua)(hua)、狀態雙元化(hua)(hua)(hua)(液(ye)態及氣態)，故在生(sheng)產裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)工業(ye)化(hua)(hua)(hua)方面(mian)占據主(zhu)導地位。和傳(chuan)統的分離相比，這些氣體的分離需在100K以下的低溫環境(jing)下才能實(shi)現(xian)，所以稱之為低溫法(fa)(fa)(或深冷法(fa)(fa))。