一,、常用工業(yè)氣體生產(chǎn)流程
1,、氧氣
工業(yè)氧氣的生產(chǎn)方法主要有空氣液化分離精餾法(簡(jiǎn)稱(chēng)空分法)、水電解法和變壓吸附法等,。
空分法生產(chǎn)氧氣的工藝流程大體是:吸收空氣→二氧化碳吸收塔→壓縮機(jī)→冷卻器→干燥器→冷凍機(jī)→液化分離器→油分離器→氣體儲(chǔ)槽→氧氣壓縮機(jī)→氣體充裝,。其基本原理是將空氣液化后,利用空氣中各組份沸點(diǎn)的不同在液化分離器進(jìn)行分離精餾,,制取氧氣,。大型制氧機(jī)組的研究開(kāi)發(fā)投用,,使得制氧能耗不斷降低,并易于同時(shí)生產(chǎn)多種空分產(chǎn)品(如氮?dú)?、氬氣及其它惰性氣體等),。為了便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸,經(jīng)液化分離器分離后的液氧,,用泵輸入低溫液體儲(chǔ)槽,,再經(jīng)槽車(chē)運(yùn)至各深冷液化永久氣體充裝站。液氮,、液氬也采用此法儲(chǔ)存,、運(yùn)輸。
2,、氮?dú)?/strong>
工業(yè)氮?dú)獾闹饕a(chǎn)方法有空分法,、變壓吸附法、膜分離法和燃燒法等,??辗址ㄖ迫〉牡?dú)饧兌雀撸芎牡?。變壓吸附法制氮技術(shù)是采用5A碳分子篩對(duì)空氣中的組份進(jìn)行選擇性吸附,,將氧、氮分離制取氮?dú)?,氮?dú)猱a(chǎn)品壓力高,、能耗低,產(chǎn)品純度能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求:工業(yè)氮≥98.5%,,純氮≥99.95%,。
3、氬氣
氬氣是大氣中含量最多的惰性氣體,,其制取方法主要有空分法,。在制氧工藝中,將沸點(diǎn)為-185.9℃左右的餾分從液化分離器中分出即得液氬,。
4,、二氧化碳
二氧化碳的制取方法主要有:生產(chǎn)石灰副產(chǎn)二氧化碳,釀酒發(fā)酵過(guò)程副產(chǎn)二氧化碳,,重油,、焦炭等燃燒產(chǎn)生二氧化碳,合成氨工業(yè)副產(chǎn)品二氧化碳等,。目前,,合成氨工業(yè)的原料大都為燃?xì)狻拸S(chǎng)氣、焦?fàn)t氣和煤,,其主要成份都是由不同氫碳比的烴類(lèi)和元素碳構(gòu)成,在高溫下與水蒸汽作用生成以氫氣和一氧化碳為主體的合成氣,,一氧化碳經(jīng)變換成為二氧化碳,。二氧化碳的提純方法有:吸收法、變壓吸附法,、吸附精餾法和膜分離法,。
5、氨氣
工業(yè)氣體氨的制取方法主要采用直接合成法,。合成氨工藝流程是:在水煤氣發(fā)生爐中往紅熱的焦炭上吹入空氣和水蒸氣,,先得到氮?dú)狻錃饣旌蠚怏w,,然后用洗滌熱交換,、凝縮二氧化碳和吸收二氧化碳等生產(chǎn)工序制備原料氣體。精制的混合氣體經(jīng)過(guò)過(guò)濾器,、冷卻器,、氨分離器以及加熱器送至合成反應(yīng)器經(jīng)分離器分離出液氨。
6,、氯氣
工業(yè)上用的氯氣主要制取方法是電解飽和食鹽水,。純度較高的氯氣由電解熔融氯化物制備活潑金屬時(shí)取得。利用空氣或氧氣可催化有機(jī)合成工業(yè)的副產(chǎn)品氯化氫,,使之氧化而轉(zhuǎn)化為氯氣,。
7、乙炔氣
乙炔的制取方法主要有電石水解法,、甲烷或烴類(lèi)的高溫燃燒裂解法和等離子體裂解法,。電石水解法工藝流程短,產(chǎn)品純度高,,但能耗較大,。大多數(shù)溶解乙炔生產(chǎn)采用此法。根據(jù)乙炔的溶解特性,,將乙炔氣壓縮充入溶劑中,,并被儲(chǔ)存在充滿(mǎn)多孔填料的鋼瓶?jī)?nèi)。溶解乙炔生產(chǎn)充裝工藝流程是:粗乙炔氣發(fā)生后經(jīng)過(guò)化學(xué)凈化,,去除硫,、磷等雜質(zhì),再經(jīng)壓縮和干燥,,充裝進(jìn)入溶解乙炔氣瓶?jī)?nèi),。
8、氫氣
工業(yè)氫氣的生產(chǎn)方法主要有:礦物燃燒轉(zhuǎn)化制氫、水電解制氫,、通過(guò)半水煤氣法制得氫,。水電解制氫方法技術(shù)可靠、操作簡(jiǎn)單,、維護(hù)方便,、不產(chǎn)生污染、制氫純度高,,唯其電能消耗大,,成本較高,生產(chǎn)發(fā)展受一定制約,,主要供應(yīng)氫氣純度要求高且用量不太大的用戶(hù)使用,。但隨著新技術(shù)的應(yīng)用,促進(jìn)了水電解技術(shù)的改進(jìn),,使水電解制氫技術(shù)的成本不斷降低,,電耗不斷下降,有望成為“清潔能源”的最主要生產(chǎn)方法,。目前,,正在研究開(kāi)發(fā)的制氫方法有:電化學(xué)分解水制取氫氣,光催化作用制取氫氣等,。
二,、空氣分離的三種方法
空氣分離3種技術(shù)方法是吸附法、膜分離法及低溫法,。目前工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的就是低溫空氣分離技術(shù),。
1、吸附法
利用分子篩對(duì)不同分子的選擇吸附性能來(lái)達(dá)到最終分離目的,,該技術(shù)流程簡(jiǎn)單,,操作方便,運(yùn)行成本低,,但獲得高純度產(chǎn)品較為困難,,而且裝置容量有限,所以該技術(shù)有其局限的應(yīng)用范圍,。
2,、膜分離法
利用膜滲透技術(shù),利用氧,、氮通過(guò)膜的速率的不同,,實(shí)現(xiàn)兩種組分的粗分離。這種方法裝置更為簡(jiǎn)單,,操作方便,,投資小但產(chǎn)品只能達(dá)到28% --35%的富氧空氣,,且規(guī)模只宜中小型化,只適用于富氧燃燒及醫(yī)療保健領(lǐng)域應(yīng)用,。
3,、低溫法
利用空氣中各組分沸點(diǎn)的不同,通過(guò)一系列的工藝過(guò)程,,將空氣液化,,并通過(guò)精餾來(lái)達(dá)到不同組分分離的方法。這種方法較前兩種方法可實(shí)現(xiàn)空氣組分的全分離,、產(chǎn)品精純化、裝置大型化,、狀態(tài)雙元化(液態(tài)及氣態(tài)),,故在生產(chǎn)裝置工業(yè)化方面占據(jù)主導(dǎo)地位。和傳統(tǒng)的分離相比,,這些氣體的分離需在100K以下的低溫環(huán)境下才能實(shí)現(xiàn),,所以稱(chēng)之為低溫法(或深冷法)。