一、常用工業氣體生產流程

1、氧氣

工業氧氣的生產方法(fa)主要有空氣液化(hua)分(fen)離精餾(liu)法(fa)(簡稱(cheng)空分(fen)法(fa))、水(shui)電解法(fa)和變壓吸附(fu)法(fa)等。

空(kong)(kong)(kong)(kong)分(fen)(fen)(fen)法(fa)生產(chan)氧(yang)氣(qi)(qi)的工藝流(liu)程大體(ti)(ti)是：吸(xi)收空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)→二氧(yang)化碳吸(xi)收塔→壓縮機→冷卻(que)器→干(gan)燥器→冷凍機→液(ye)化分(fen)(fen)(fen)離器→油分(fen)(fen)(fen)離器→氣(qi)(qi)體(ti)(ti)儲槽(cao)→氧(yang)氣(qi)(qi)壓縮機→氣(qi)(qi)體(ti)(ti)充裝(zhuang)。其(qi)基(ji)本原理是將空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)液(ye)化后，利用空(kong)(kong)(kong)(kong)氣(qi)(qi)中各(ge)組份沸點的不同在液(ye)化分(fen)(fen)(fen)離器進(jin)行(xing)分(fen)(fen)(fen)離精(jing)餾，制取氧(yang)氣(qi)(qi)。大型制氧(yang)機組的研究(jiu)開發投用，使得(de)制氧(yang)能耗不斷降低(di)，并易于同時生產(chan)多種(zhong)空(kong)(kong)(kong)(kong)分(fen)(fen)(fen)產(chan)品(pin)(如氮氣(qi)(qi)、氬氣(qi)(qi)及其(qi)它惰性氣(qi)(qi)體(ti)(ti)等)。為了便于儲存(cun)和運輸，經(jing)液(ye)化分(fen)(fen)(fen)離器分(fen)(fen)(fen)離后的液(ye)氧(yang)，用泵輸入低(di)溫液(ye)體(ti)(ti)儲槽(cao)，再經(jing)槽(cao)車(che)運至(zhi)各(ge)深冷液(ye)化永久氣(qi)(qi)體(ti)(ti)充裝(zhuang)站。液(ye)氮、液(ye)氬也采用此法(fa)儲存(cun)、運輸。

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2、氮氣

工業(ye)(ye)氮(dan)(dan)氣的主(zhu)要生產(chan)方法(fa)(fa)有空分(fen)法(fa)(fa)、變壓(ya)吸附法(fa)(fa)、膜(mo)分(fen)離法(fa)(fa)和(he)燃燒法(fa)(fa)等(deng)。空分(fen)法(fa)(fa)制(zhi)(zhi)取的氮(dan)(dan)氣純度(du)高(gao)，能耗(hao)低。變壓(ya)吸附法(fa)(fa)制(zhi)(zhi)氮(dan)(dan)技術是采用5A碳分(fen)子篩對空氣中的組份進行(xing)選擇性吸附，將氧、氮(dan)(dan)分(fen)離制(zhi)(zhi)取氮(dan)(dan)氣，氮(dan)(dan)氣產(chan)品(pin)壓(ya)力高(gao)、能耗(hao)低，產(chan)品(pin)純度(du)能達到國家標準要求：工業(ye)(ye)氮(dan)(dan)≥98.5%，純氮(dan)(dan)≥99.95%。

3、氬氣

氬氣(qi)是大氣(qi)中(zhong)含(han)量最(zui)多的(de)惰性氣(qi)體(ti)，其制取方(fang)法主要有空分(fen)法。在制氧工藝中(zhong)，將沸點為-185.9℃左右的(de)餾分(fen)從(cong)液(ye)化(hua)分(fen)離(li)器中(zhong)分(fen)出(chu)即得液(ye)氬。

4、二氧化碳

二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)的制(zhi)取方法主要有：生產石灰(hui)副產二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)，釀酒發酵過程副產二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)，重油(you)、焦炭等(deng)燃(ran)燒產生二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)，合成(cheng)(cheng)氨(an)工(gong)業副產品二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)等(deng)。目前，合成(cheng)(cheng)氨(an)工(gong)業的原料大都為燃(ran)氣、煉廠氣、焦爐氣和(he)煤，其主要成(cheng)(cheng)份都是由不同氫碳(tan)(tan)(tan)(tan)比的烴類和(he)元素碳(tan)(tan)(tan)(tan)構成(cheng)(cheng)，在高(gao)溫下(xia)與水(shui)蒸汽作用生成(cheng)(cheng)以(yi)氫氣和(he)一氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)為主體的合成(cheng)(cheng)氣，一氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)經(jing)變(bian)換成(cheng)(cheng)為二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)。二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)碳(tan)(tan)(tan)(tan)的提(ti)純方法有：吸(xi)收法、變(bian)壓吸(xi)附(fu)法、吸(xi)附(fu)精餾法和(he)膜分離(li)法。

5、氨氣

工業氣(qi)(qi)體(ti)氨(an)的(de)制取(qu)方法(fa)主(zhu)要采用直接合成(cheng)法(fa)。合成(cheng)氨(an)工藝流程是：在水煤氣(qi)(qi)發(fa)生(sheng)爐中(zhong)往紅熱的(de)焦炭(tan)上(shang)吹入空氣(qi)(qi)和水蒸氣(qi)(qi)，先(xian)得到氮氣(qi)(qi)、氫氣(qi)(qi)混(hun)合氣(qi)(qi)體(ti)，然(ran)后用洗滌(di)熱交(jiao)換、凝縮二氧(yang)化碳(tan)和吸收二氧(yang)化碳(tan)等生(sheng)產工序制備原(yuan)料氣(qi)(qi)體(ti)。精制的(de)混(hun)合氣(qi)(qi)體(ti)經(jing)過過濾器(qi)(qi)、冷卻器(qi)(qi)、氨(an)分離(li)器(qi)(qi)以及加熱器(qi)(qi)送至合成(cheng)反應器(qi)(qi)經(jing)分離(li)器(qi)(qi)分離(li)出液氨(an)。

6、氯氣

工業(ye)上用的氯(lv)(lv)氣主要制取方法是電解(jie)飽和食鹽水。純(chun)度較(jiao)高的氯(lv)(lv)氣由電解(jie)熔融(rong)氯(lv)(lv)化(hua)物制備活潑金(jin)屬時(shi)取得。利用空氣或氧(yang)氣可催化(hua)有機合成工業(ye)的副產品(pin)氯(lv)(lv)化(hua)氫(qing)，使之(zhi)氧(yang)化(hua)而(er)轉化(hua)為氯(lv)(lv)氣。

7、乙炔氣

乙(yi)(yi)炔的(de)制取方法(fa)主(zhu)要有電石水解(jie)(jie)(jie)法(fa)、甲(jia)烷(wan)或烴類的(de)高溫燃燒裂(lie)解(jie)(jie)(jie)法(fa)和等離子體裂(lie)解(jie)(jie)(jie)法(fa)。電石水解(jie)(jie)(jie)法(fa)工藝(yi)流程(cheng)短，產(chan)品純度高，但能耗較大(da)。大(da)多數溶(rong)解(jie)(jie)(jie)乙(yi)(yi)炔生(sheng)產(chan)采(cai)用此法(fa)。根據乙(yi)(yi)炔的(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)特性，將乙(yi)(yi)炔氣壓(ya)縮充入溶(rong)劑中，并被儲存(cun)在(zai)充滿多孔填料的(de)鋼瓶內。溶(rong)解(jie)(jie)(jie)乙(yi)(yi)炔生(sheng)產(chan)充裝工藝(yi)流程(cheng)是(shi)：粗乙(yi)(yi)炔氣發生(sheng)后經(jing)過化學凈化，去(qu)除硫、磷(lin)等雜(za)質，再(zai)經(jing)壓(ya)縮和干(gan)燥，充裝進(jin)入溶(rong)解(jie)(jie)(jie)乙(yi)(yi)炔氣瓶內。

8、氫氣

工業氫氣的(de)生(sheng)(sheng)產方(fang)(fang)法主(zhu)要(yao)有(you)(you)(you)：礦物燃燒轉化制(zhi)氫(qing)(qing)、水(shui)(shui)(shui)電解制(zhi)氫(qing)(qing)、通過(guo)半水(shui)(shui)(shui)煤氣法制(zhi)得氫(qing)(qing)。水(shui)(shui)(shui)電解制(zhi)氫(qing)(qing)方(fang)(fang)法技(ji)術可(ke)靠、操作(zuo)簡單、維護方(fang)(fang)便、不(bu)產生(sheng)(sheng)污染、制(zhi)氫(qing)(qing)純(chun)度(du)高(gao)，唯其電能消(xiao)耗大，成本較高(gao)，生(sheng)(sheng)產發(fa)展受一定制(zhi)約，主(zhu)要(yao)供(gong)應氫(qing)(qing)氣純(chun)度(du)要(yao)求高(gao)且用(yong)(yong)(yong)(yong)量不(bu)太大的(de)用(yong)(yong)(yong)(yong)戶使用(yong)(yong)(yong)(yong)。但隨著新(xin)技(ji)術的(de)應用(yong)(yong)(yong)(yong)，促進了(le)水(shui)(shui)(shui)電解技(ji)術的(de)改(gai)進，使水(shui)(shui)(shui)電解制(zhi)氫(qing)(qing)技(ji)術的(de)成本不(bu)斷降(jiang)低，電耗不(bu)斷下降(jiang)，有(you)(you)(you)望成為“清(qing)潔能源”的(de)最主(zhu)要(yao)生(sheng)(sheng)產方(fang)(fang)法。目前(qian)，正在研究(jiu)開(kai)發(fa)的(de)制(zhi)氫(qing)(qing)方(fang)(fang)法有(you)(you)(you)：電化學分解水(shui)(shui)(shui)制(zhi)取氫(qing)(qing)氣，光催化作(zuo)用(yong)(yong)(yong)(yong)制(zhi)取氫(qing)(qing)氣等。

二、空氣分離的三種方法

空氣(qi)分(fen)(fen)離3種(zhong)技(ji)術方(fang)法(fa)是吸附法(fa)、膜分(fen)(fen)離法(fa)及低溫法(fa)。目前工業(ye)應用最(zui)為廣泛的就(jiu)是低溫空氣(qi)分(fen)(fen)離技(ji)術。

1、吸附法

利用分(fen)子篩對不(bu)同(tong)分(fen)子的選(xuan)擇吸附性能來達到最終分(fen)離目的，該(gai)技術流(liu)程簡單，操(cao)作方便，運(yun)行成本(ben)低，但獲得高純度(du)產品較(jiao)為困(kun)難，而且裝(zhuang)置容量有(you)限，所以(yi)該(gai)技術有(you)其(qi)局限的應用范圍。

2、膜分離法

利用(yong)膜滲透技術，利用(yong)氧(yang)、氮通過(guo)膜的(de)(de)速率的(de)(de)不同，實現兩種(zhong)組分(fen)的(de)(de)粗分(fen)離。這種(zhong)方(fang)法裝置更為簡單，操作方(fang)便，投(tou)資小但產(chan)品只(zhi)(zhi)能達到28% --35%的(de)(de)富氧(yang)空氣(qi)，且規模只(zhi)(zhi)宜中小型化，只(zhi)(zhi)適(shi)用(yong)于(yu)富氧(yang)燃燒及醫(yi)療保健領域應用(yong)。

3、低溫法

利用空(kong)氣(qi)中(zhong)各組分(fen)沸(fei)點的(de)不同，通過(guo)一系列的(de)工藝(yi)過(guo)程，將空(kong)氣(qi)液化(hua)，并通過(guo)精餾來(lai)達到不同組分(fen)分(fen)離的(de)方(fang)法。這種(zhong)方(fang)法較前兩種(zhong)方(fang)法可(ke)實(shi)現空(kong)氣(qi)組分(fen)的(de)全分(fen)離、產(chan)品精純化(hua)、裝(zhuang)置(zhi)大型(xing)化(hua)、狀(zhuang)態雙元化(hua)(液態及氣(qi)態)，故(gu)在(zai)(zai)生產(chan)裝(zhuang)置(zhi)工業化(hua)方(fang)面(mian)占據主導地位。和傳統的(de)分(fen)離相比，這些氣(qi)體的(de)分(fen)離需(xu)在(zai)(zai)100K以(yi)下(xia)的(de)低溫環境下(xia)才能實(shi)現，所(suo)以(yi)稱之為低溫法(或深冷法)。