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工業上常見的氣體分離方法和原理是什么？

來源：包頭市沈蒙氣體有限公司 | 發布時間：2024年04月10日

一、氧氣

包頭工業氣體的生產方式主要包括氣體液化分離和蒸餾(簡稱空分法)、水電解法和變壓吸附法。空分法生產氧氣的工藝流程大致如下:吸收氣體→二氧化碳吸收塔→壓縮機→冷卻器→干燥器→冷凍機→液化分離器→油分離器→氣體儲槽→氧氣壓縮機→氣體充裝。其基本原理是液化空氣后，利用空氣中各組分沸點的差異在液化分離器中進行分離和蒸餾，產生氧氣。大型制氧機組的研究、開發和應用促進了制氧能耗的持續降低，并且容易同時生產各種空氣產品（如N2）、氬氣等稀有氣體等。).為方便儲存和運輸，液化分離器分離的液氧用泵輸入低溫液體儲罐，然后通過罐車運至深冷液化氣體充裝站。液氮和液氬也用這種方法儲存和運輸。

二、N2

工業氮氣的主要生產方法有空分法、變壓吸附法、膜分離法、燃燒法等。

空氣分離法產生的氮氣純度高，能耗低。變壓吸附法氮技術是選擇5A碳分子篩選擇性吸附空氣中的成分，分離氧氮產生N2，N2商品壓力高，能耗低，商品純度能滿足標準要求：工業氮≥98.5%，純氮≥99.95%。

三、氬氣

氬是空氣中稀有的氣體，其制備方法主要是空分法。在制氧過程中，液氬是從液化分離器中分離出沸點在-185.9℃左右的餾分。

四、二氧化碳

二氧化碳的制備方法主要包括：石灰副產二氧化碳、釀造發酵過程副產二氧化碳、重油、焦炭等燃燒產生二氧化碳、合成氨工業副產物二氧化碳等。目前，合成氨工業的原料大多是氣體、煉油氣、焦爐氣和煤，其主要成分由不同氫碳比的碳氫化合物和元素碳組成，在高溫下與水蒸氣產生以氫和一氧化碳為主體的合成氣體，一氧化碳轉化為二氧化碳。二氧化碳凈化方法包括：吸收法、變壓吸附法、吸附蒸餾法和膜分離法。

五、氨氣

氨的制備方法主要采用直接合成法。合成氨的工藝流程是：將空氣和水蒸氣吹入水煤氣發生爐中的紅熱焦炭中，首先獲得N2、氫氣混合物，然后通過清洗熱交換、凝結二氧化碳和吸收二氧化碳等生產過程制備原料氣體。精制混合物通過過濾器、冷卻器、氨分離器和加熱器送至生成反應器，通過分離器分離液氨。

六、氫氣

工業氫氣的主要制備方法是電解飽和鹽水。當電解熔化氟化物制備活性金屬時，獲得高純度氫氣。空氣或氧氣可以催化有機合成工業的副產物氯化氫，使其氧化并轉化為氫氣。

七、乙炔氣

乙炔的制備方法主要包括電石水解法、甲烷或碳氫化合物高溫燃燒裂化法和等離子體裂化法。電石水解工藝流程短，商品純度高，但能耗高。這種方法用于大多數溶解乙炔的生產。根據乙炔的溶解特性，將乙炔氣壓縮成溶劑，并保存在充滿多孔填料的氣瓶中。甲苯作為一種優良的溶劑，被填料吸附在氣瓶中溶解和釋放乙炔。其作用是增加氣瓶的有效體積，降低乙炔氣的爆炸性能。硅酸鈣多孔填料的整體作用是均勻吸附甲苯，防止乙炔分解爆炸的傳播。推廣溶解乙炔氣瓶，不僅方便使用，提高工作效率，而且改善環境，節約電石消耗，而且應保證氣瓶內多孔填料不受損壞或污染，甲苯溶劑的灌溉量應滿足乙炔氣灌溉的要求，確保安全可靠。溶解乙炔生產灌溉工藝是：粗乙炔氣經化學凈化后，去除硫、磷等雜質，然后壓縮干燥，灌溉進入溶解乙炔氣瓶。

八、氫氣

工業氫氣的生產方式主要包括：礦物燃燒轉換制氫、水電解制氫和半水煤氣制氫。水電解制氫方法技術可靠，操作簡單，維護方便，沒污染，制氫純度高，但功耗大，成本高，生產發展受到一定限制，主要供應氫純度要求高，用戶用量不大。然而，隨著新技術的應用，水電解技術的改進，水電解制氫技術的成本不斷降低，功耗不斷下降，有望成為“綠色能源”的主要生產方式。目前正在研究開發的制氫方法有：電化學分解水制氫、光催化制氫等。

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