一、常用工業氣體生產流程

1、氧氣

工業(ye)氧氣(qi)的(de)生產方法主要有空氣(qi)液化分離精(jing)餾(liu)法(簡稱(cheng)空分法)、水電解法和變壓吸附(fu)法等。

空(kong)分(fen)法生產氧氣(qi)(qi)(qi)的(de)工藝(yi)流程大體是(shi)：吸收(shou)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)→二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳吸收(shou)塔→壓(ya)縮機(ji)→冷卻器(qi)(qi)→干(gan)燥器(qi)(qi)→冷凍機(ji)→液(ye)化(hua)(hua)(hua)分(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)→油分(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)→氣(qi)(qi)(qi)體儲槽→氧氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)縮機(ji)→氣(qi)(qi)(qi)體充裝(zhuang)。其(qi)基(ji)本原理是(shi)將空(kong)氣(qi)(qi)(qi)液(ye)化(hua)(hua)(hua)后，利用(yong)(yong)空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中各組份(fen)沸點的(de)不(bu)(bu)同在(zai)液(ye)化(hua)(hua)(hua)分(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)進行分(fen)離(li)(li)精餾，制取氧氣(qi)(qi)(qi)。大型制氧機(ji)組的(de)研究開發投用(yong)(yong)，使得制氧能耗不(bu)(bu)斷(duan)降低(di)，并易于(yu)同時生產多種(zhong)空(kong)分(fen)產品(如氮氣(qi)(qi)(qi)、氬氣(qi)(qi)(qi)及其(qi)它惰(duo)性(xing)氣(qi)(qi)(qi)體等)。為了(le)便于(yu)儲存和運輸，經液(ye)化(hua)(hua)(hua)分(fen)離(li)(li)器(qi)(qi)分(fen)離(li)(li)后的(de)液(ye)氧，用(yong)(yong)泵輸入低(di)溫液(ye)體儲槽，再經槽車(che)運至各深(shen)冷液(ye)化(hua)(hua)(hua)永久氣(qi)(qi)(qi)體充裝(zhuang)站(zhan)。液(ye)氮、液(ye)氬也采用(yong)(yong)此法儲存、運輸。

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2、氮氣

工業氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)的(de)主要生產方法(fa)(fa)有空(kong)分(fen)法(fa)(fa)、變壓(ya)吸(xi)附法(fa)(fa)、膜分(fen)離(li)法(fa)(fa)和燃燒法(fa)(fa)等。空(kong)分(fen)法(fa)(fa)制取的(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)純度高(gao)，能(neng)耗(hao)低。變壓(ya)吸(xi)附法(fa)(fa)制氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)技術是采用5A碳(tan)分(fen)子篩對空(kong)氣(qi)中的(de)組份進行(xing)選(xuan)擇性吸(xi)附，將氧、氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)分(fen)離(li)制取氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)產品(pin)壓(ya)力高(gao)、能(neng)耗(hao)低，產品(pin)純度能(neng)達到(dao)國家標(biao)準要求：工業氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)≥98.5%，純氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)≥99.95%。

3、氬氣

氬氣(qi)(qi)是大氣(qi)(qi)中(zhong)含量最多的(de)惰性(xing)氣(qi)(qi)體，其(qi)制取方法主要有空(kong)分(fen)(fen)法。在制氧工藝中(zhong)，將沸點為-185.9℃左右的(de)餾分(fen)(fen)從液化分(fen)(fen)離器中(zhong)分(fen)(fen)出即得(de)液氬。

4、二氧化碳

二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)的制取方法(fa)主要(yao)有(you)：生(sheng)產(chan)石灰副產(chan)二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)，釀酒發(fa)酵過程(cheng)副產(chan)二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)，重(zhong)油(you)、焦(jiao)炭(tan)等(deng)燃燒產(chan)生(sheng)二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)，合成(cheng)(cheng)氨工業副產(chan)品二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)等(deng)。目前，合成(cheng)(cheng)氨工業的原料大都(dou)(dou)為(wei)燃氣(qi)、煉廠氣(qi)、焦(jiao)爐氣(qi)和煤，其(qi)主要(yao)成(cheng)(cheng)份都(dou)(dou)是由不(bu)同氫碳(tan)(tan)(tan)比的烴類和元素碳(tan)(tan)(tan)構成(cheng)(cheng)，在(zai)高溫下與水蒸(zheng)汽作用生(sheng)成(cheng)(cheng)以氫氣(qi)和一氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)為(wei)主體的合成(cheng)(cheng)氣(qi)，一氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)經變(bian)換成(cheng)(cheng)為(wei)二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)。二氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)的提純(chun)方法(fa)有(you)：吸收法(fa)、變(bian)壓吸附(fu)法(fa)、吸附(fu)精餾法(fa)和膜分離法(fa)。

5、氨氣

工業氣(qi)(qi)(qi)體氨(an)的(de)制(zhi)(zhi)(zhi)取方法主要采用直接合(he)成(cheng)法。合(he)成(cheng)氨(an)工藝流程是(shi)：在水煤氣(qi)(qi)(qi)發生爐中往紅熱(re)的(de)焦炭上吹入空氣(qi)(qi)(qi)和水蒸氣(qi)(qi)(qi)，先(xian)得到氮氣(qi)(qi)(qi)、氫氣(qi)(qi)(qi)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體，然后用洗滌(di)熱(re)交換、凝縮二(er)氧化碳(tan)和吸(xi)收(shou)二(er)氧化碳(tan)等生產工序制(zhi)(zhi)(zhi)備原(yuan)料氣(qi)(qi)(qi)體。精(jing)制(zhi)(zhi)(zhi)的(de)混合(he)氣(qi)(qi)(qi)體經(jing)過(guo)過(guo)濾器(qi)、冷卻器(qi)、氨(an)分(fen)離器(qi)以及加熱(re)器(qi)送至合(he)成(cheng)反(fan)應器(qi)經(jing)分(fen)離器(qi)分(fen)離出液(ye)氨(an)。

6、氯氣

工(gong)業上用的(de)氯(lv)氣主要制取(qu)(qu)方法是(shi)電解飽和食鹽水。純度(du)較(jiao)高的(de)氯(lv)氣由電解熔融氯(lv)化(hua)(hua)(hua)物制備活潑金(jin)屬時取(qu)(qu)得。利(li)用空氣或氧氣可催化(hua)(hua)(hua)有(you)機(ji)合成工(gong)業的(de)副產品(pin)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)氫，使之氧化(hua)(hua)(hua)而轉化(hua)(hua)(hua)為氯(lv)氣。

7、乙炔氣

乙炔(gui)的(de)(de)制取方(fang)法主要有電石水(shui)解法、甲烷(wan)或烴類的(de)(de)高(gao)(gao)溫燃燒裂(lie)(lie)解法和等離子體裂(lie)(lie)解法。電石水(shui)解法工藝(yi)流程短，產品純度(du)高(gao)(gao)，但能耗較大(da)。大(da)多(duo)數溶(rong)解乙炔(gui)生(sheng)(sheng)產采用此(ci)法。根(gen)據乙炔(gui)的(de)(de)溶(rong)解特性，將乙炔(gui)氣(qi)壓(ya)縮(suo)充(chong)入溶(rong)劑中，并被儲存在充(chong)滿多(duo)孔填料的(de)(de)鋼瓶(ping)內(nei)。溶(rong)解乙炔(gui)生(sheng)(sheng)產充(chong)裝工藝(yi)流程是(shi)：粗乙炔(gui)氣(qi)發生(sheng)(sheng)后經過化學(xue)凈(jing)化，去除硫、磷(lin)等雜質，再經壓(ya)縮(suo)和干燥，充(chong)裝進(jin)入溶(rong)解乙炔(gui)氣(qi)瓶(ping)內(nei)。

8、氫氣

工業氫氣的(de)生產(chan)(chan)(chan)方法(fa)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)有(you)(you)：礦物燃(ran)燒轉化制氫(qing)、水(shui)(shui)電(dian)(dian)解(jie)(jie)制氫(qing)、通(tong)過(guo)半水(shui)(shui)煤氣法(fa)制得氫(qing)。水(shui)(shui)電(dian)(dian)解(jie)(jie)制氫(qing)方法(fa)技術可靠、操作(zuo)簡單、維護方便、不(bu)產(chan)(chan)(chan)生污染(ran)、制氫(qing)純(chun)度(du)高(gao)，唯其電(dian)(dian)能消耗大，成(cheng)本較高(gao)，生產(chan)(chan)(chan)發展(zhan)受(shou)一定(ding)制約，主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)供(gong)應氫(qing)氣純(chun)度(du)要(yao)(yao)求高(gao)且用(yong)量不(bu)太大的(de)用(yong)戶使用(yong)。但隨著(zhu)新技術的(de)應用(yong)，促進(jin)(jin)了水(shui)(shui)電(dian)(dian)解(jie)(jie)技術的(de)改進(jin)(jin)，使水(shui)(shui)電(dian)(dian)解(jie)(jie)制氫(qing)技術的(de)成(cheng)本不(bu)斷(duan)降(jiang)低，電(dian)(dian)耗不(bu)斷(duan)下降(jiang)，有(you)(you)望(wang)成(cheng)為“清潔(jie)能源”的(de)最主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)(yao)生產(chan)(chan)(chan)方法(fa)。目前，正(zheng)在研究開(kai)發的(de)制氫(qing)方法(fa)有(you)(you)：電(dian)(dian)化學分解(jie)(jie)水(shui)(shui)制取(qu)氫(qing)氣，光催化作(zuo)用(yong)制取(qu)氫(qing)氣等。

二、空氣分離的三種方法

空氣分離3種技術方(fang)法(fa)(fa)是吸附法(fa)(fa)、膜分離法(fa)(fa)及低(di)溫法(fa)(fa)。目前(qian)工業應用最為廣泛的就是低(di)溫空氣分離技術。

1、吸附法

利(li)用分子篩(shai)對不同分子的選擇吸(xi)附性能(neng)來達到最終分離(li)目(mu)的，該(gai)技(ji)術流程簡單，操作方便，運(yun)行成(cheng)本低，但獲(huo)得(de)高純度產品較為困(kun)難，而且裝(zhuang)置容量有限，所(suo)以該(gai)技(ji)術有其局限的應(ying)用范(fan)圍(wei)。

2、膜分離法

利用膜(mo)滲透技術(shu)，利用氧(yang)、氮通過膜(mo)的(de)速(su)率的(de)不同，實現兩種組分的(de)粗分離。這種方法裝(zhuang)置更為(wei)簡單(dan)，操作方便(bian)，投資小但產品(pin)只(zhi)(zhi)能達到28% --35%的(de)富氧(yang)空(kong)氣，且規模只(zhi)(zhi)宜(yi)中小型化(hua)，只(zhi)(zhi)適用于富氧(yang)燃燒及醫療(liao)保(bao)健領域應(ying)用。

3、低溫法

利用空(kong)氣中各組分(fen)(fen)(fen)沸(fei)點的(de)不同，通過一系列的(de)工藝過程，將空(kong)氣液(ye)化(hua)，并通過精(jing)餾來達到(dao)不同組分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)離(li)的(de)方法(fa)。這(zhe)(zhe)種方法(fa)較前兩種方法(fa)可實現空(kong)氣組分(fen)(fen)(fen)的(de)全分(fen)(fen)(fen)離(li)、產品精(jing)純化(hua)、裝置大型化(hua)、狀態雙元(yuan)化(hua)(液(ye)態及(ji)氣態)，故在生產裝置工業化(hua)方面占據主導地(di)位。和傳統的(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)相比，這(zhe)(zhe)些氣體的(de)分(fen)(fen)(fen)離(li)需在100K以(yi)下(xia)的(de)低溫環(huan)境下(xia)才(cai)能實現，所以(yi)稱之為低溫法(fa)(或深冷(leng)法(fa))。