一、常用工業氣體生產流程

1、氧氣

工業(ye)氧氣的(de)生產方法(fa)(fa)主要(yao)有空氣液化分離精餾法(fa)(fa)(簡稱(cheng)空分法(fa)(fa))、水電解法(fa)(fa)和變壓(ya)吸附法(fa)(fa)等。

空分(fen)(fen)法生產氧(yang)(yang)氣的(de)(de)工藝(yi)流程大體是：吸收空氣→二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳吸收塔→壓縮機→冷(leng)卻器→干燥(zao)器→冷(leng)凍機→液(ye)(ye)化(hua)(hua)分(fen)(fen)離(li)器→油分(fen)(fen)離(li)器→氣體儲槽→氧(yang)(yang)氣壓縮機→氣體充裝(zhuang)。其基(ji)本原理(li)是將空氣液(ye)(ye)化(hua)(hua)后，利用(yong)(yong)空氣中各組份(fen)沸(fei)點的(de)(de)不同在液(ye)(ye)化(hua)(hua)分(fen)(fen)離(li)器進行分(fen)(fen)離(li)精餾(liu)，制取氧(yang)(yang)氣。大型制氧(yang)(yang)機組的(de)(de)研(yan)究(jiu)開發投用(yong)(yong)，使(shi)得制氧(yang)(yang)能耗不斷(duan)降低，并(bing)易于同時生產多種(zhong)空分(fen)(fen)產品(pin)(如氮氣、氬氣及其它(ta)惰性氣體等)。為(wei)了(le)便于儲存和運(yun)輸，經液(ye)(ye)化(hua)(hua)分(fen)(fen)離(li)器分(fen)(fen)離(li)后的(de)(de)液(ye)(ye)氧(yang)(yang)，用(yong)(yong)泵(beng)輸入低溫液(ye)(ye)體儲槽，再經槽車運(yun)至各深冷(leng)液(ye)(ye)化(hua)(hua)永久氣體充裝(zhuang)站。液(ye)(ye)氮、液(ye)(ye)氬也采(cai)用(yong)(yong)此法儲存、運(yun)輸。

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2、氮氣

工業氮(dan)氣(qi)的主要生(sheng)產(chan)方(fang)法(fa)(fa)有空分(fen)(fen)法(fa)(fa)、變壓(ya)吸(xi)(xi)附(fu)法(fa)(fa)、膜分(fen)(fen)離法(fa)(fa)和燃燒法(fa)(fa)等。空分(fen)(fen)法(fa)(fa)制取(qu)的氮(dan)氣(qi)純(chun)度(du)高，能耗低。變壓(ya)吸(xi)(xi)附(fu)法(fa)(fa)制氮(dan)技術是采用(yong)5A碳(tan)分(fen)(fen)子(zi)篩對空氣(qi)中的組份進行選擇性(xing)吸(xi)(xi)附(fu)，將氧、氮(dan)分(fen)(fen)離制取(qu)氮(dan)氣(qi)，氮(dan)氣(qi)產(chan)品(pin)(pin)壓(ya)力高、能耗低，產(chan)品(pin)(pin)純(chun)度(du)能達到國家標(biao)準要求：工業氮(dan)≥98.5%，純(chun)氮(dan)≥99.95%。

3、氬氣

氬氣(qi)(qi)是(shi)大氣(qi)(qi)中含量最多的惰性氣(qi)(qi)體，其制取方法(fa)主(zhu)要有空分法(fa)。在制氧工(gong)藝中，將(jiang)沸點為-185.9℃左(zuo)右的餾分從液(ye)化(hua)分離器中分出即(ji)得液(ye)氬。

4、二氧化碳

二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳(tan)(tan)的制取方法(fa)(fa)主要(yao)有：生產(chan)(chan)(chan)石灰(hui)副產(chan)(chan)(chan)二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳(tan)(tan)，釀酒發酵過程副產(chan)(chan)(chan)二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳(tan)(tan)，重(zhong)油、焦炭等(deng)燃燒產(chan)(chan)(chan)生二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳(tan)(tan)，合(he)成氨工業副產(chan)(chan)(chan)品(pin)二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳(tan)(tan)等(deng)。目(mu)前(qian)，合(he)成氨工業的原(yuan)料(liao)大都(dou)為燃氣(qi)、煉廠氣(qi)、焦爐氣(qi)和(he)(he)(he)煤，其(qi)主要(yao)成份都(dou)是(shi)由不同氫碳(tan)(tan)比的烴類和(he)(he)(he)元素碳(tan)(tan)構成，在高溫下(xia)與水蒸汽作用生成以氫氣(qi)和(he)(he)(he)一氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳(tan)(tan)為主體的合(he)成氣(qi)，一氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳(tan)(tan)經變(bian)換成為二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳(tan)(tan)。二(er)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化碳(tan)(tan)的提(ti)純方法(fa)(fa)有：吸收法(fa)(fa)、變(bian)壓吸附(fu)(fu)法(fa)(fa)、吸附(fu)(fu)精餾法(fa)(fa)和(he)(he)(he)膜分離法(fa)(fa)。

5、氨氣

工業氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)氨(an)(an)的制(zhi)取方法主要采用(yong)(yong)直接合(he)(he)成法。合(he)(he)成氨(an)(an)工藝流程是：在水煤氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)發(fa)生爐中往(wang)紅熱的焦(jiao)炭上(shang)吹入空(kong)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)和(he)水蒸氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，先得到氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、氫氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)混合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)，然(ran)后用(yong)(yong)洗滌熱交換、凝縮二氧化(hua)碳和(he)吸收二氧化(hua)碳等生產工序(xu)制(zhi)備(bei)原料氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)。精制(zhi)的混合(he)(he)氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體(ti)經過過濾器(qi)(qi)、冷卻器(qi)(qi)、氨(an)(an)分離器(qi)(qi)以及加(jia)熱器(qi)(qi)送至合(he)(he)成反應器(qi)(qi)經分離器(qi)(qi)分離出液氨(an)(an)。

6、氯氣

工業(ye)上用的氯氣(qi)主要制取方法(fa)是電解飽和食鹽水(shui)。純度(du)較高的氯氣(qi)由(you)電解熔(rong)融(rong)氯化(hua)物制備(bei)活潑(po)金(jin)屬時取得。利用空氣(qi)或(huo)氧氣(qi)可催化(hua)有機(ji)合成工業(ye)的副產品(pin)氯化(hua)氫，使之氧化(hua)而(er)轉化(hua)為氯氣(qi)。

7、乙炔氣

乙炔(gui)(gui)的(de)(de)(de)制取方法主要有電石(shi)水解法、甲烷或(huo)烴(jing)類的(de)(de)(de)高溫燃(ran)燒(shao)裂解法和(he)等(deng)離子體裂解法。電石(shi)水解法工藝流程短(duan)，產品純度高，但能(neng)耗(hao)較大(da)。大(da)多數溶(rong)(rong)解乙炔(gui)(gui)生(sheng)產采用此法。根據(ju)乙炔(gui)(gui)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解特性(xing)，將乙炔(gui)(gui)氣壓縮充(chong)入溶(rong)(rong)劑中，并被儲存在充(chong)滿多孔填料(liao)的(de)(de)(de)鋼(gang)瓶(ping)內。溶(rong)(rong)解乙炔(gui)(gui)生(sheng)產充(chong)裝(zhuang)工藝流程是：粗(cu)乙炔(gui)(gui)氣發(fa)生(sheng)后經過化學(xue)凈化，去(qu)除硫(liu)、磷等(deng)雜質，再經壓縮和(he)干燥，充(chong)裝(zhuang)進入溶(rong)(rong)解乙炔(gui)(gui)氣瓶(ping)內。

8、氫氣

工業氫氣的(de)生產(chan)方(fang)(fang)法(fa)主(zhu)(zhu)要(yao)有：礦物燃燒轉化制(zhi)(zhi)氫(qing)、水(shui)(shui)電(dian)(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)氫(qing)、通過半水(shui)(shui)煤氣(qi)(qi)法(fa)制(zhi)(zhi)得氫(qing)。水(shui)(shui)電(dian)(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)氫(qing)方(fang)(fang)法(fa)技術(shu)(shu)可(ke)靠、操作(zuo)簡單、維護方(fang)(fang)便、不(bu)產(chan)生污染、制(zhi)(zhi)氫(qing)純(chun)度高(gao)，唯其電(dian)(dian)能消耗大(da)，成(cheng)(cheng)本較(jiao)高(gao)，生產(chan)發展受一(yi)定制(zhi)(zhi)約，主(zhu)(zhu)要(yao)供應(ying)氫(qing)氣(qi)(qi)純(chun)度要(yao)求(qiu)高(gao)且用(yong)(yong)量不(bu)太大(da)的(de)用(yong)(yong)戶使(shi)用(yong)(yong)。但隨著(zhu)新技術(shu)(shu)的(de)應(ying)用(yong)(yong)，促(cu)進(jin)了水(shui)(shui)電(dian)(dian)解(jie)技術(shu)(shu)的(de)改進(jin)，使(shi)水(shui)(shui)電(dian)(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)氫(qing)技術(shu)(shu)的(de)成(cheng)(cheng)本不(bu)斷降(jiang)低，電(dian)(dian)耗不(bu)斷下降(jiang)，有望(wang)成(cheng)(cheng)為(wei)“清潔能源”的(de)最主(zhu)(zhu)要(yao)生產(chan)方(fang)(fang)法(fa)。目前(qian)，正在研究(jiu)開(kai)發的(de)制(zhi)(zhi)氫(qing)方(fang)(fang)法(fa)有：電(dian)(dian)化學(xue)分解(jie)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)取氫(qing)氣(qi)(qi)，光催化作(zuo)用(yong)(yong)制(zhi)(zhi)取氫(qing)氣(qi)(qi)等。

二、空氣分離的三種方法

空(kong)氣分離(li)3種技(ji)術(shu)方法(fa)是吸附法(fa)、膜(mo)分離(li)法(fa)及(ji)低溫法(fa)。目(mu)前工業應(ying)用最為廣泛的就是低溫空(kong)氣分離(li)技(ji)術(shu)。

1、吸附法

利(li)用(yong)分子篩對不同(tong)分子的選擇吸附(fu)性能來達到最(zui)終(zhong)分離(li)目的，該技術流(liu)程簡單，操作(zuo)方便，運行成本低，但獲得高純(chun)度產品較為困難，而(er)且(qie)裝置容量有限，所(suo)以該技術有其局限的應(ying)用(yong)范圍。

2、膜分離法

利(li)(li)用(yong)膜滲透(tou)技術(shu)，利(li)(li)用(yong)氧(yang)(yang)、氮通(tong)過膜的(de)(de)速(su)率的(de)(de)不同，實現兩(liang)種組(zu)分的(de)(de)粗(cu)分離。這種方(fang)法裝置(zhi)更為簡單，操作(zuo)方(fang)便，投資小(xiao)但產品只能達到28% --35%的(de)(de)富氧(yang)(yang)空氣(qi)，且規模(mo)只宜中小(xiao)型化，只適用(yong)于富氧(yang)(yang)燃燒及醫療保健領域應(ying)用(yong)。

3、低溫法

利(li)用空氣(qi)中各(ge)組分沸點(dian)的不同，通(tong)過一(yi)系列的工藝(yi)過程(cheng)，將空氣(qi)液化(hua)，并通(tong)過精餾來(lai)達到不同組分分離(li)(li)的方(fang)法(fa)。這種(zhong)方(fang)法(fa)較前兩(liang)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)實現(xian)空氣(qi)組分的全分離(li)(li)、產(chan)品精純化(hua)、裝置(zhi)大型(xing)化(hua)、狀態(tai)雙(shuang)元(yuan)化(hua)(液態(tai)及氣(qi)態(tai))，故在生產(chan)裝置(zhi)工業(ye)化(hua)方(fang)面占(zhan)據(ju)主導地位。和傳(chuan)統的分離(li)(li)相比，這些(xie)氣(qi)體的分離(li)(li)需在100K以下(xia)的低溫環(huan)境下(xia)才能(neng)實現(xian)，所以稱之為低溫法(fa)(或深冷法(fa))。