一、常用工業氣體生產流程

1、氧氣

工業氧氣(qi)的生產方法主(zhu)要(yao)有空(kong)氣(qi)液(ye)化(hua)分離精餾法(簡稱空(kong)分法)、水電解法和變壓(ya)吸附法等。

空(kong)分(fen)(fen)法(fa)生產氧氣(qi)的(de)(de)工藝流程大(da)體(ti)是(shi)：吸(xi)收空(kong)氣(qi)→二氧化碳吸(xi)收塔→壓(ya)縮(suo)機(ji)→冷卻器(qi)→干燥器(qi)→冷凍機(ji)→液化分(fen)(fen)離(li)器(qi)→油分(fen)(fen)離(li)器(qi)→氣(qi)體(ti)儲槽(cao)→氧氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)→氣(qi)體(ti)充裝(zhuang)。其基本原理是(shi)將(jiang)空(kong)氣(qi)液化后，利用(yong)空(kong)氣(qi)中(zhong)各組份沸點的(de)(de)不(bu)同在液化分(fen)(fen)離(li)器(qi)進行分(fen)(fen)離(li)精餾，制(zhi)(zhi)取氧氣(qi)。大(da)型制(zhi)(zhi)氧機(ji)組的(de)(de)研究(jiu)開發投用(yong)，使得制(zhi)(zhi)氧能耗不(bu)斷降低，并(bing)易于同時生產多(duo)種空(kong)分(fen)(fen)產品(如氮(dan)氣(qi)、氬氣(qi)及其它惰性氣(qi)體(ti)等(deng))。為了便于儲存(cun)和運(yun)(yun)輸(shu)，經液化分(fen)(fen)離(li)器(qi)分(fen)(fen)離(li)后的(de)(de)液氧，用(yong)泵輸(shu)入(ru)低溫液體(ti)儲槽(cao)，再經槽(cao)車運(yun)(yun)至各深冷液化永(yong)久氣(qi)體(ti)充裝(zhuang)站(zhan)。液氮(dan)、液氬也采用(yong)此法(fa)儲存(cun)、運(yun)(yun)輸(shu)。

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2、氮氣

工業氮氣(qi)的(de)主要(yao)生產(chan)方法有空(kong)分(fen)法、變(bian)壓吸附法、膜分(fen)離法和燃燒法等。空(kong)分(fen)法制(zhi)取的(de)氮氣(qi)純(chun)度(du)高(gao)，能(neng)耗低(di)。變(bian)壓吸附法制(zhi)氮技術是采用5A碳分(fen)子篩對空(kong)氣(qi)中的(de)組(zu)份進行選擇(ze)性吸附，將氧(yang)、氮分(fen)離制(zhi)取氮氣(qi)，氮氣(qi)產(chan)品壓力高(gao)、能(neng)耗低(di)，產(chan)品純(chun)度(du)能(neng)達到國家(jia)標準要(yao)求：工業氮≥98.5%，純(chun)氮≥99.95%。

3、氬氣

氬氣是大氣中含量(liang)最(zui)多的惰性氣體，其(qi)制(zhi)取(qu)方法主要有空(kong)分法。在制(zhi)氧工藝中，將沸(fei)點為(wei)-185.9℃左右(you)的餾分從液化分離器(qi)中分出即得液氬。

4、二氧化碳

二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)的(de)制取(qu)方法(fa)(fa)主要有(you)：生產(chan)(chan)石灰副(fu)產(chan)(chan)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)，釀酒發酵(jiao)過程副(fu)產(chan)(chan)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)，重油、焦炭(tan)等燃燒產(chan)(chan)生二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)，合成(cheng)氨工業副(fu)產(chan)(chan)品二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)等。目前，合成(cheng)氨工業的(de)原料大(da)都為(wei)燃氣、煉廠(chang)氣、焦爐氣和(he)煤，其主要成(cheng)份都是由不同(tong)氫(qing)碳(tan)(tan)比的(de)烴類和(he)元素碳(tan)(tan)構成(cheng)，在高溫下與(yu)水(shui)蒸汽作用生成(cheng)以氫(qing)氣和(he)一氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)為(wei)主體的(de)合成(cheng)氣，一氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)經變換成(cheng)為(wei)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)。二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)的(de)提純方法(fa)(fa)有(you)：吸收法(fa)(fa)、變壓吸附法(fa)(fa)、吸附精餾法(fa)(fa)和(he)膜分離法(fa)(fa)。

5、氨氣

工業氣(qi)(qi)體(ti)(ti)氨(an)的(de)制取方法(fa)主要采用直接合成(cheng)法(fa)。合成(cheng)氨(an)工藝流程是：在(zai)水(shui)煤氣(qi)(qi)發生爐(lu)中往紅熱的(de)焦炭(tan)上吹入(ru)空氣(qi)(qi)和水(shui)蒸氣(qi)(qi)，先得到(dao)氮氣(qi)(qi)、氫氣(qi)(qi)混合氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，然后用洗滌熱交換、凝縮二氧化碳和吸收二氧化碳等(deng)生產工序制備(bei)原(yuan)料氣(qi)(qi)體(ti)(ti)。精(jing)制的(de)混合氣(qi)(qi)體(ti)(ti)經過過濾器(qi)、冷卻器(qi)、氨(an)分離器(qi)以及加熱器(qi)送(song)至(zhi)合成(cheng)反應(ying)器(qi)經分離器(qi)分離出液(ye)氨(an)。

6、氯氣

工業(ye)上(shang)用的(de)氯(lv)(lv)氣主要制(zhi)取(qu)方法是電解(jie)飽和食(shi)鹽水(shui)。純度較高的(de)氯(lv)(lv)氣由電解(jie)熔(rong)融氯(lv)(lv)化(hua)(hua)物制(zhi)備(bei)活潑(po)金屬時取(qu)得(de)。利用空(kong)氣或氧氣可催化(hua)(hua)有機合成工業(ye)的(de)副(fu)產品氯(lv)(lv)化(hua)(hua)氫(qing)，使之氧化(hua)(hua)而(er)轉(zhuan)化(hua)(hua)為氯(lv)(lv)氣。

7、乙炔氣

乙(yi)(yi)炔(gui)的(de)制取方(fang)法(fa)主要有電(dian)石(shi)水解(jie)法(fa)、甲烷或烴類的(de)高(gao)溫燃燒(shao)裂解(jie)法(fa)和等離子體裂解(jie)法(fa)。電(dian)石(shi)水解(jie)法(fa)工藝流程短，產品(pin)純度(du)高(gao)，但能(neng)耗(hao)較大。大多數溶解(jie)乙(yi)(yi)炔(gui)生產采用(yong)此法(fa)。根據乙(yi)(yi)炔(gui)的(de)溶解(jie)特性，將(jiang)乙(yi)(yi)炔(gui)氣壓(ya)縮充(chong)入溶劑(ji)中(zhong)，并(bing)被儲存在(zai)充(chong)滿多孔填料的(de)鋼(gang)瓶(ping)內(nei)。溶解(jie)乙(yi)(yi)炔(gui)生產充(chong)裝工藝流程是：粗乙(yi)(yi)炔(gui)氣發生后(hou)經(jing)過化學凈化，去(qu)除硫、磷等雜質，再經(jing)壓(ya)縮和干燥，充(chong)裝進入溶解(jie)乙(yi)(yi)炔(gui)氣瓶(ping)內(nei)。

8、氫氣

工業氫氣的(de)(de)生產(chan)方(fang)(fang)法主要(yao)有：礦(kuang)物燃燒(shao)轉化(hua)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫、水(shui)(shui)電(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫、通(tong)過半水(shui)(shui)煤(mei)氣(qi)法制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)得(de)氫。水(shui)(shui)電(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫方(fang)(fang)法技術(shu)可(ke)靠、操作簡單、維(wei)護(hu)方(fang)(fang)便、不(bu)產(chan)生污染、制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫純度高，唯其電(dian)能(neng)消耗大(da)，成(cheng)本較高，生產(chan)發展(zhan)受(shou)一定(ding)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)約，主要(yao)供應氫氣(qi)純度要(yao)求高且用(yong)量不(bu)太大(da)的(de)(de)用(yong)戶使用(yong)。但隨著新技術(shu)的(de)(de)應用(yong)，促進了水(shui)(shui)電(dian)解(jie)技術(shu)的(de)(de)改進，使水(shui)(shui)電(dian)解(jie)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫技術(shu)的(de)(de)成(cheng)本不(bu)斷(duan)降低，電(dian)耗不(bu)斷(duan)下降，有望成(cheng)為(wei)“清潔能(neng)源”的(de)(de)最主要(yao)生產(chan)方(fang)(fang)法。目前，正在(zai)研究開發的(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)氫方(fang)(fang)法有：電(dian)化(hua)學(xue)分解(jie)水(shui)(shui)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)取氫氣(qi)，光(guang)催(cui)化(hua)作用(yong)制(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)取氫氣(qi)等。

二、空氣分離的三種方法

空(kong)氣分(fen)離(li)3種技(ji)術方法(fa)(fa)是吸附法(fa)(fa)、膜分(fen)離(li)法(fa)(fa)及低(di)溫(wen)法(fa)(fa)。目前工業(ye)應用(yong)最為廣泛的(de)就是低(di)溫(wen)空(kong)氣分(fen)離(li)技(ji)術。

1、吸附法

利用(yong)(yong)分(fen)子篩對不同分(fen)子的(de)選(xuan)擇吸附性能來達(da)到最終分(fen)離目的(de)，該技(ji)術流(liu)程簡單(dan)，操作方便，運行成本低，但獲得高(gao)純度產品較為(wei)困難，而(er)且裝置容(rong)量(liang)有限(xian)(xian)，所以該技(ji)術有其局限(xian)(xian)的(de)應(ying)用(yong)(yong)范圍。

2、膜分離法

利(li)用膜滲透技術(shu)，利(li)用氧、氮(dan)通過膜的速率的不同，實現兩種(zhong)組(zu)分的粗分離。這(zhe)種(zhong)方法裝置更為簡單，操(cao)作方便，投資小但(dan)產品只(zhi)能達到(dao)28% --35%的富氧空氣(qi)，且規模只(zhi)宜中小型化，只(zhi)適用于富氧燃燒及(ji)醫療(liao)保健(jian)領域應用。

3、低溫法

利用空氣中(zhong)各(ge)組(zu)分(fen)(fen)(fen)沸點的(de)(de)不(bu)同，通過(guo)一系列的(de)(de)工(gong)藝過(guo)程，將空氣液化，并(bing)通過(guo)精餾(liu)來達到不(bu)同組(zu)分(fen)(fen)(fen)分(fen)(fen)(fen)離的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa)。這種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)較(jiao)前兩種(zhong)方(fang)(fang)法(fa)可實(shi)現空氣組(zu)分(fen)(fen)(fen)的(de)(de)全分(fen)(fen)(fen)離、產品精純化、裝(zhuang)置(zhi)大型(xing)化、狀態雙(shuang)元化(液態及(ji)氣態)，故(gu)在(zai)(zai)生產裝(zhuang)置(zhi)工(gong)業化方(fang)(fang)面占據(ju)主導地(di)位。和傳統的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離相比(bi)，這些氣體的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)離需在(zai)(zai)100K以(yi)下的(de)(de)低溫環境(jing)下才能實(shi)現，所以(yi)稱之為低溫法(fa)(或深冷(leng)法(fa))。