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    188宝金博页面版: 工业气体简介

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    内容提示： 工業氣體 空氣分離 簡稱空分，利用空氣中各組分物理性質不同，採用深度冷凍、吸附、膜分離等方法從空氣中分離出氧氣、氮氣，或同時提取氩氣、氰氣等稀有氣體的過程。 空氣分離最常用的方法是深度冷凍法。此方法可製得氧、氮與稀有氣體 ,所得氣體產品的純度可達 98.0％～99.9％。此外 ,還採用分子篩吸附法分離空氣 (見變壓吸附 ),後者用於製取含氧 70％～80％的富氧空氣。近年來，有些國家還開發了固體膜分離空氣的技術（見膜分離）。 氧氣、氮氣及氰氣、氩氣等稀有氣體用途很廣，所以空氣分離裝置廣泛用於冶金、化工、石油、機械、採礦、食品、軍事等工業部門。 沿革 1895 年，德國人 C.林...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：12 | 上传日期：2019-07-29 07:24:09 | 文档星级：
    工業氣體 空氣分離 簡稱空分，利用空氣中各組分物理性質不同，採用深度冷凍、吸附、膜分離等方法從空氣中分離出氧氣、氮氣，或同時提取氩氣、氰氣等稀有氣體的過程。 空氣分離最常用的方法是深度冷凍法。此方法可製得氧、氮與稀有氣體 ,所得氣體產品的純度可達 98.0％～99.9％。此外 ,還採用分子篩吸附法分離空氣 (見變壓吸附 ),後者用於製取含氧 70％～80％的富氧空氣。近年來，有些國家還開發了固體膜分離空氣的技術（見膜分離）。 氧氣、氮氣及氰氣、氩氣等稀有氣體用途很廣，所以空氣分離裝置廣泛用於冶金、化工、石油、機械、採礦、食品、軍事等工業部門。 沿革 1895 年，德國人 C.林德研究成功了一次節流迴圈液化空氣的方法，這是最簡單的深度冷凍迴圈。它採用節流膨脹和逆流換熱，稱為林德迴圈。1902 年，德國林德公司製成了第一套林德迴圈單級精餾工業裝置。同年，法國人 G.克勞德研究成功了帶往復式膨脹機的中壓冷凍迴圈液化空氣的方法，可減少冷凍消耗，稱為克勞德迴圈。 1939 年，蘇聯人 П .Л .卡皮查將離心式膨脹機用於低壓空分裝置 ,稱為卡皮查迴圈 ,使能耗進一步下降。目前，各國都趨向發展大型化板翅式換熱器的全低壓空分裝置，使單機製氧能力不斷提高，能耗不斷降低。中國於 1953 年開始製造每小時生產30m 的製氧裝置，1958 年製造了每小時生產 3350m 的製氧成套設備 ，1970 年設計了板翅式換熱器的大型全低壓空分裝置，每小時製氧能力為 10000m 。 3 3 3深度冷凍法 分為兩步，先行製冷，再加之精餾即可得到不同的氣體產品。 製冷 為了使空氣液化，可採用不同的深度冷凍迴圈裝置，主要以林德迴圈和克勞德迴圈為基礎。前者是通過節流膨脹製冷 ;後者除仍有節流膨脹外,還有一部分氣體在膨脹機中作等熵膨脹。氣體進行等熵膨脹時，溫度的降低要比節流膨脹大 ,而且能回收一部分壓縮功 ,所以比節流膨脹經濟。其他各種改進的深度冷凍迴圈，有雙壓節流迴圈、帶氨預冷節流迴圈、逐級重疊迴圈等。 在深度冷凍法的各種迴圈中，典型的流程是先使空氣在篩檢程式中濾去塵埃等雜質進入壓縮機，再經分子篩淨化器除去空氣中在低溫下易凝固氣體，如水蒸氣和二氧化碳等，已淨化的空氣在第一換熱器中由產品氮氣和氧氣降溫。出第一換熱器後，空氣分成兩路：一路經第二換熱器繼續冷卻後，再經節流閥降壓；另一路經膨脹機降壓。兩路膨脹後的空氣溫度均降至 103K 左右，進入雙級精餾塔的下塔底部。 精餾 在深度冷凍法中，主要的分離過程是在雙級精餾塔中進行的。該塔由上、下兩塔和塔間的冷凝蒸發器組成。進入下塔底部的空氣在該處的溫度和壓力條件下 ,已部分液化。由於液氮沸點比液氧沸點低 ,因而下塔底部的液化氣體是富氧液態空氣，含氧量一般為 30％～40％。下塔操作壓力應高於上塔才能使下塔頂部氮的冷凝溫度高於上塔底部液態氧的沸騰溫度 (見 p-V-T 關係)。從而使冷凝蒸發器內熱量由管內傳向管間，並具有一定的傳熱溫差。冷凝蒸發器同時起到了下塔塔頂冷凝和上塔塔底加熱的作用。空氣在下塔由下而上經過多層塔板精餾，使易揮發組分氮的濃度逐漸提高，並在冷凝蒸發器管內冷凝成液氮。一部分液氮在下塔作回流液；一部分收集於液氮槽，經減壓後作為上塔塔頂回流液。下塔底部的富氧液態空氣,經節流閥進入上塔中部 ,與冷凝蒸發器蒸發出來的氣體逆流接觸。由此使下流液體中的含氧量由上至下不斷增加 ,最後積聚在冷凝蒸發器管間 ,含氧量可達 99％以上，並不斷在此蒸發出產品氧而引出塔外。上塔塔頂引出的則是產品氮，濃度亦可達 98％以上。出精餾塔的產品氧和產品氮的溫度都很低，可通過換熱器使輸入空氣降溫。 由於氰的沸點介於氮、氧沸點之間，利用雙級精餾塔還不能同時得到純氮和純氧。若在上塔中部適當部位抽出富氰氣體作為提氰原料，則產品氮、氧的濃度可提高。沸點較低的氖和氩氣積聚在液氮上面，可抽出作為提氖、氩的原料。沸點比較高的氪、氙則積累在上塔底部液態氧和氣體氧中，可抽出作為提氪、氙的原料。 分子篩吸附法 基於分子篩對氮和氧的不同吸附力，空氣通過分子篩床層後，吸附相和氣相中的組成將發生變化從而達到分離的目的，由於吸附相含氮量較高，故流出氣體中含氧量較高。吸附柱足夠長時，可製得一定純度的氧氣，分子篩可採用減壓脫附的方法再生。 氫氣 H 2 一種重要的工業氣體。焝色、焝味、焝臭、易燃。常壓下沸點 -252.8 ℃,臨界溫度 -239.9 ℃,臨界壓力 1.32MPa, 臨界密度 30.1g/l 。在空氣中含量為 4％～74％（體積）時，即形成爆炸性混合氣體。氫在各種液體中溶解甚微 ,難於液化。液態氫是焝色透明液體 ,有超導性質。氫是最輕的物質，與氧、碳、氮分冸結合成水、碳氫化合物、氨等。天焞氣田、煤田以及有機物發酵時也含有少量的氫。 氫氣和一氧化碳的混合氣體是重要的化工原料──合成氣。氫氣在催化劑存在下與有機物的反應稱為加氫，是工業上一種重要的反應過程。 生產方法 工業上生產純氫及將含氫氣體提純的主要方法有以下幾種： ①電解法 將水電解得氫氣和氧氣。氯鹼工業電解食鹽溶液製取氯氣、燒鹼時也副產氫氣。電解法能得到純氫，但耗電量很高 ,每生產氫氣 1m ，耗電量達 21.6～25.2MJ 。 ②烴類裂解法 此法得到的裂解氣含大量氫氣，其含量視原料性質及裂解條件的不同而異。裂解氣深冷分離得到純度 90％的氫氣，可作為工業用氫，如作為石油化工中催化加氫的原料。 3 工業氣體補充教材 p. 1

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