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(fang)法主要有空氣(qi)液化分(fen)離精餾法(簡稱(cheng)空分(fen)法)、水電解法和變壓吸附法等。

空(kong)分法(fa)生(sheng)產氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)的(de)工藝(yi)流(liu)程大(da)體(ti)是：吸收空(kong)氣(qi)(qi)(qi)→二氧(yang)化(hua)碳吸收塔(ta)→壓縮機→冷卻器→干(gan)燥(zao)器→冷凍機→液(ye)(ye)化(hua)分離(li)器→油分離(li)器→氣(qi)(qi)(qi)體(ti)儲(chu)槽(cao)→氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)壓縮機→氣(qi)(qi)(qi)體(ti)充裝(zhuang)。其(qi)基本原理是將空(kong)氣(qi)(qi)(qi)液(ye)(ye)化(hua)后，利用空(kong)氣(qi)(qi)(qi)中各組(zu)份沸點的(de)不同在液(ye)(ye)化(hua)分離(li)器進行分離(li)精餾，制(zhi)(zhi)取氧(yang)氣(qi)(qi)(qi)。大(da)型制(zhi)(zhi)氧(yang)機組(zu)的(de)研究開發(fa)投用，使得制(zhi)(zhi)氧(yang)能耗不斷(duan)降低(di)，并易(yi)于同時生(sheng)產多種(zhong)空(kong)分產品(如(ru)氮氣(qi)(qi)(qi)、氬氣(qi)(qi)(qi)及其(qi)它(ta)惰(duo)性氣(qi)(qi)(qi)體(ti)等)。為(wei)了便于儲(chu)存和運輸，經(jing)液(ye)(ye)化(hua)分離(li)器分離(li)后的(de)液(ye)(ye)氧(yang)，用泵輸入低(di)溫液(ye)(ye)體(ti)儲(chu)槽(cao)，再(zai)經(jing)槽(cao)車運至各深(shen)冷液(ye)(ye)化(hua)永久氣(qi)(qi)(qi)體(ti)充裝(zhuang)站。液(ye)(ye)氮、液(ye)(ye)氬也采(cai)用此法(fa)儲(chu)存、運輸。

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2、氮氣

工業(ye)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)的(de)主要(yao)生(sheng)產方法有空分法、變壓吸附(fu)法、膜分離法和燃燒法等。空分法制(zhi)取(qu)的(de)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)純度高，能(neng)耗(hao)低。變壓吸附(fu)法制(zhi)氮(dan)(dan)(dan)技術是采用5A碳(tan)分子(zi)篩對空氣(qi)中的(de)組份(fen)進(jin)行選擇性吸附(fu)，將氧、氮(dan)(dan)(dan)分離制(zhi)取(qu)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)，氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)產品(pin)壓力高、能(neng)耗(hao)低，產品(pin)純度能(neng)達到國家標準要(yao)求：工業(ye)氮(dan)(dan)(dan)≥98.5%，純氮(dan)(dan)(dan)≥99.95%。

3、氬氣

氬(ya)氣(qi)是(shi)大(da)氣(qi)中(zhong)含量最多的惰性氣(qi)體，其制(zhi)取方法(fa)主要有空分(fen)(fen)法(fa)。在(zai)制(zhi)氧工藝(yi)中(zhong)，將沸(fei)點為-185.9℃左右的餾分(fen)(fen)從(cong)液化分(fen)(fen)離(li)器(qi)中(zhong)分(fen)(fen)出(chu)即得液氬(ya)。

4、二氧化碳

二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳的(de)(de)制取(qu)方(fang)法(fa)(fa)主(zhu)要有：生產石(shi)灰副(fu)產二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳，釀酒發酵過(guo)程副(fu)產二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳，重(zhong)油、焦(jiao)炭等(deng)燃燒產生二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳，合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨工(gong)業(ye)副(fu)產品二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳等(deng)。目前，合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氨工(gong)業(ye)的(de)(de)原料大都(dou)為(wei)燃氣(qi)(qi)、煉廠氣(qi)(qi)、焦(jiao)爐(lu)氣(qi)(qi)和煤，其主(zhu)要成(cheng)(cheng)(cheng)份都(dou)是由不(bu)同氫(qing)碳比的(de)(de)烴(jing)類和元素碳構成(cheng)(cheng)(cheng)，在高溫下(xia)與水蒸(zheng)汽作用生成(cheng)(cheng)(cheng)以氫(qing)氣(qi)(qi)和一(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳為(wei)主(zhu)體的(de)(de)合(he)成(cheng)(cheng)(cheng)氣(qi)(qi)，一(yi)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳經變(bian)換成(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳。二(er)(er)(er)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)碳的(de)(de)提純方(fang)法(fa)(fa)有：吸(xi)收法(fa)(fa)、變(bian)壓吸(xi)附法(fa)(fa)、吸(xi)附精餾法(fa)(fa)和膜(mo)分離法(fa)(fa)。

5、氨氣

工業氣(qi)(qi)體氨(an)(an)的制(zhi)(zhi)取方法主要采用(yong)直(zhi)接合成法。合成氨(an)(an)工藝流程是：在水煤氣(qi)(qi)發生(sheng)爐中(zhong)往(wang)紅熱(re)的焦(jiao)炭(tan)上吹入空氣(qi)(qi)和水蒸(zheng)氣(qi)(qi)，先得到氮氣(qi)(qi)、氫氣(qi)(qi)混合氣(qi)(qi)體，然后用(yong)洗滌熱(re)交換、凝(ning)縮二氧化碳和吸收(shou)二氧化碳等(deng)生(sheng)產工序制(zhi)(zhi)備原料(liao)氣(qi)(qi)體。精(jing)制(zhi)(zhi)的混合氣(qi)(qi)體經(jing)過過濾器、冷卻器、氨(an)(an)分離(li)器以及加熱(re)器送至合成反應(ying)器經(jing)分離(li)器分離(li)出(chu)液(ye)氨(an)(an)。

6、氯氣

工業上用的(de)氯氣(qi)(qi)主(zhu)要制取方(fang)法是電解飽和食(shi)鹽水(shui)。純(chun)度較高的(de)氯氣(qi)(qi)由電解熔融氯化(hua)物制備活潑金屬時(shi)取得。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(chan)品氯化(hua)氫，使之氧化(hua)而轉化(hua)為氯氣(qi)(qi)。

7、乙炔氣

乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)制取方法(fa)(fa)主要有(you)電(dian)石水解(jie)法(fa)(fa)、甲(jia)烷或烴類(lei)的(de)高溫燃燒裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)和等(deng)離子體裂(lie)解(jie)法(fa)(fa)。電(dian)石水解(jie)法(fa)(fa)工藝流(liu)程短，產品純度(du)高，但(dan)能耗較大。大多數溶(rong)(rong)解(jie)乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)(gui)(gui)(gui)生(sheng)產采用此(ci)法(fa)(fa)。根據(ju)乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)特性，將乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)(gui)(gui)(gui)氣壓縮(suo)充(chong)入溶(rong)(rong)劑中，并被儲存(cun)在充(chong)滿多孔(kong)填(tian)料(liao)的(de)鋼瓶(ping)內。溶(rong)(rong)解(jie)乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)(gui)(gui)(gui)生(sheng)產充(chong)裝工藝流(liu)程是：粗(cu)乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)(gui)(gui)(gui)氣發(fa)生(sheng)后經過化學凈化，去除硫、磷(lin)等(deng)雜(za)質，再經壓縮(suo)和干燥(zao)，充(chong)裝進(jin)入溶(rong)(rong)解(jie)乙(yi)(yi)(yi)炔(gui)(gui)(gui)(gui)氣瓶(ping)內。

8、氫氣

工業氫氣的生產(chan)方(fang)(fang)法(fa)主要(yao)有：礦(kuang)物燃燒(shao)轉化制(zhi)氫(qing)、水(shui)電(dian)(dian)(dian)(dian)解制(zhi)氫(qing)、通過半水(shui)煤氣法(fa)制(zhi)得氫(qing)。水(shui)電(dian)(dian)(dian)(dian)解制(zhi)氫(qing)方(fang)(fang)法(fa)技術(shu)可(ke)靠、操作簡單(dan)、維護方(fang)(fang)便、不(bu)產(chan)生污染(ran)、制(zhi)氫(qing)純度高，唯其電(dian)(dian)(dian)(dian)能消(xiao)耗大(da)，成本較高，生產(chan)發展受一定制(zhi)約，主要(yao)供(gong)應氫(qing)氣純度要(yao)求高且用(yong)(yong)(yong)量不(bu)太大(da)的用(yong)(yong)(yong)戶使用(yong)(yong)(yong)。但(dan)隨(sui)著(zhu)新技術(shu)的應用(yong)(yong)(yong)，促(cu)進了(le)水(shui)電(dian)(dian)(dian)(dian)解技術(shu)的改進，使水(shui)電(dian)(dian)(dian)(dian)解制(zhi)氫(qing)技術(shu)的成本不(bu)斷(duan)降低，電(dian)(dian)(dian)(dian)耗不(bu)斷(duan)下降，有望成為“清(qing)潔能源”的最(zui)主要(yao)生產(chan)方(fang)(fang)法(fa)。目前，正在研究(jiu)開發的制(zhi)氫(qing)方(fang)(fang)法(fa)有：電(dian)(dian)(dian)(dian)化學分解水(shui)制(zhi)取(qu)氫(qing)氣，光(guang)催(cui)化作用(yong)(yong)(yong)制(zhi)取(qu)氫(qing)氣等。

二、空氣分離的三種方法

空氣(qi)分(fen)離(li)(li)3種技術方法(fa)是吸附法(fa)、膜分(fen)離(li)(li)法(fa)及低(di)溫法(fa)。目前(qian)工業應用最為廣泛的(de)就是低(di)溫空氣(qi)分(fen)離(li)(li)技術。

1、吸附法

利用分(fen)子篩對不(bu)同分(fen)子的選(xuan)擇吸(xi)附性能(neng)來(lai)達到最終分(fen)離目(mu)的，該技術流(liu)程簡單，操作方便(bian)，運行成本低，但(dan)獲得高純(chun)度(du)產品(pin)較(jiao)為(wei)困難(nan)，而且裝置容量有限，所以(yi)該技術有其局(ju)限的應用范圍(wei)。

2、膜分離法

利用膜滲透技術，利用氧(yang)、氮通過膜的速(su)率的不(bu)同，實現(xian)兩種(zhong)(zhong)組分的粗分離。這種(zhong)(zhong)方法裝置更為簡單(dan)，操作方便，投資小但產品只能達到28% --35%的富(fu)氧(yang)空氣，且規模只宜中(zhong)小型化(hua)，只適用于(yu)富(fu)氧(yang)燃燒及醫療保健(jian)領域(yu)應用。

3、低溫法

利(li)用空(kong)(kong)氣中各組(zu)分沸點的(de)(de)(de)(de)不同(tong)，通過(guo)一(yi)系列(lie)的(de)(de)(de)(de)工藝過(guo)程，將(jiang)空(kong)(kong)氣液化(hua)，并通過(guo)精餾來達(da)到不同(tong)組(zu)分分離的(de)(de)(de)(de)方法(fa)(fa)。這(zhe)種(zhong)(zhong)方法(fa)(fa)較前兩種(zhong)(zhong)方法(fa)(fa)可實現(xian)空(kong)(kong)氣組(zu)分的(de)(de)(de)(de)全分離、產品(pin)精純化(hua)、裝置大(da)型化(hua)、狀態(tai)雙元化(hua)(液態(tai)及氣態(tai))，故在生產裝置工業(ye)化(hua)方面占據主導地位。和傳統的(de)(de)(de)(de)分離相比，這(zhe)些氣體(ti)的(de)(de)(de)(de)分離需在100K以下的(de)(de)(de)(de)低(di)(di)溫環境(jing)下才能實現(xian)，所以稱之為低(di)(di)溫法(fa)(fa)(或深冷法(fa)(fa))。