常用工業(yè)氣體的應(yīng)用及分離方法分離原理很全面的總結(jié).doc

1、常用工業(yè)氣體的應(yīng)用及分離方法、分離原理，很全面的總結(jié)工業(yè)氣體可以分為一般工業(yè)氣體和特種工業(yè)氣 體。一般工業(yè)氣體對產(chǎn)品的純度要求不高，特種氣體產(chǎn)銷 量很少，但根據(jù)不同的用途，對不同特種氣體的純度和組 成、有害雜質(zhì)允許的最高含量、產(chǎn)品的包裝貯運等都有極 其嚴(yán)格的要求，屬于高技術(shù)、高附加值的產(chǎn)品。通常將特 氣分為三類：高純或超純氣體、標(biāo)準(zhǔn)校正氣體和具有特定 組成的混合氣體。一、 工業(yè)氣體二、 液態(tài)氣工業(yè)氣體的應(yīng)用工業(yè)氣體是指氧、氮、氬、氖、氦、氪、氙、氫、二 氧化碳、乙炔、天然氣等。由于這些氣體具有固有的物理 和化學(xué)特性，因此在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位，推 廣應(yīng)用速度非常快，幾乎滲透到各行各業(yè)。

2、氣體產(chǎn)品作為 現(xiàn)代工業(yè)重要的基礎(chǔ)材料，應(yīng)用范圍很廣，在冶金、鋼 鐵、石油、化工、機(jī)械、電子、玻璃、陶瓷、建材、建 筑、食品加工、醫(yī)藥醫(yī)療等部門，均使用大量的常用氣體或特種氣體。工業(yè)氣體用量最多的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有：煉鋼、煉鐵、有色金屬冶煉、化肥生產(chǎn)、乙稀、丙稀、聚氯乙稀、人造纖維、合成纖維、硅膠橡制品、電纜和合成革 等石油化學(xué)工業(yè)、機(jī)械工業(yè)中的焊接，金屬熱處理、氦扦 漏等，浮法玻璃生產(chǎn)等。由于這些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在近幾年發(fā)展 迅速，工業(yè)氣體的用量也達(dá)到高峰。工業(yè)氣體用量正在掘起的產(chǎn)業(yè)有：煤礦滅火、石油開 采、煤氣化和煤液化，玻璃熔化爐、水泥生產(chǎn)窯、耐火材 料生產(chǎn)窯，磚瓦窯等工業(yè)爐窯、食品速凍，食品氣調(diào)包 裝、

3、啤酒保鮮、光學(xué)、國防工業(yè)中的燃料、超導(dǎo)材料生 產(chǎn)、電子、半導(dǎo)體、光纖生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、魚業(yè)、廢 水處理、漂白紙漿、垃圾焚燒、粉碎廢舊輪胎等環(huán)保產(chǎn) 業(yè)、建筑、氣象、文化、文物保護(hù)、體育運動、公安破 案、醫(yī)療保健產(chǎn)業(yè)中的冷刀、重危病人吸氧、高壓氧冶 療、人體器管低溫冷藏、麻醉技術(shù)及氧吧等。工業(yè)氣體應(yīng)用正在試驗中的產(chǎn)業(yè)有：固體氮生產(chǎn)，燃 料電池生產(chǎn)，磁性材料生產(chǎn)，超細(xì)加工，天然氣發(fā)電，壓 縮天然氣汽車，氫能汽車生產(chǎn)等。工業(yè)氣體用量較多的產(chǎn)業(yè)，如鋼鐵、化肥、化工、玻 璃及化纖行業(yè)均自建氣體生產(chǎn)設(shè)備，實行自產(chǎn)自銷的企業(yè) 經(jīng)營方針，一些工業(yè)氣體用量較少的產(chǎn)業(yè)，主要依靠市場 購買工業(yè)氣體。工業(yè)中常用氣體分

4、離方法和原理常用工業(yè)氣體包括氧氣、氮氣、氬氣、二氧化碳、液氨、液氯、乙炔氣、氫氣等。工業(yè)氣體的生產(chǎn)方法較多，現(xiàn)擇要簡介一些常見的生 產(chǎn)方法。一、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 ( 簡稱 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 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)組的研究開發(fā)投用，使得制 氧能耗不斷降低，并易于同時生產(chǎn)多種空分產(chǎn)品 ( 如氮氣、 氬氣及其它惰性氣體等 )。為了便于儲存和運輸，

5、 經(jīng)液化分 離器分離后的液氧，用泵輸入低溫液體儲槽，再經(jīng)槽車運 至各深冷液化永久氣體充裝站。液氮、液氬也采用此法儲存、運輸。二、氮氣工業(yè)氮氣的主要生產(chǎn)方法有空分法、變壓吸附法、膜分離法和燃燒法等。空分法制取的氮氣純度高，能耗低。變壓吸附法制氮技術(shù)是采用 5a 碳 分子篩對空氣中的組份進(jìn)行選擇性吸附，將氧、氮分離制 取氮氣，氮氣產(chǎn)品壓力高、能耗低，產(chǎn)品純度能達(dá)到國家 標(biāo)準(zhǔn)要求：工業(yè)氮98.5%，純氮99.95%。三、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，將沸點為 -185.9左右的餾分從液化分離器中分出即得液氬。四、二氧化碳二氧化碳的制取方法主要有：生產(chǎn)石灰

6、副產(chǎn)二氧化 碳，釀酒發(fā)酵過程副產(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氣、焦?fàn)t氣和煤，其主要成 份都是由不同氫碳比的烴類和元素碳構(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。五、氨氣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，先得到氮氣、氫氣混合氣體，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)過過濾器、冷卻器、

7、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。六、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。七、乙炔氣乙炔的制取方法主要有電石水解法、甲烷或烴類的高 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， 并被儲存在充滿多孔填料的鋼瓶內(nèi)。丙酮作為一種極好的 溶劑，在鋼瓶內(nèi)被填料吸附用于溶解和釋放乙炔，它的作 用是增大鋼瓶的有效容積和降低乙炔氣的爆炸性能。整體 硅酸鈣多孔填料的作用是均勻地吸附丙酮和阻止乙炔分解 爆炸的傳播。推廣使用溶解乙炔氣瓶，既方便使用和提高 工效，又改善環(huán)境，節(jié)約電石消耗，但應(yīng)保證鋼瓶內(nèi)多孔 填料不受損傷或污染，丙酮溶劑的充裝量應(yīng)滿足乙炔氣充 裝所需要，這樣才能保證安全可靠。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)入溶解乙炔氣瓶內(nèi)。八、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、通過半水煤氣法制得氫。水電解制氫方法技術(shù) 可靠、操作簡單、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)