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天然氣氣體過濾的方法和廣泛應用
氣體過濾的(de)方法和廣泛應用(yong)
由于工(gong)業(ye)要求，各種氣體一(yi)般都(dou)要過濾分離，其用途和分離方法如下：
工(gong)業(ye)氣(qi)(qi)(qi)體是指(zhi)氧氣(qi)(qi)(qi)、氮氣(qi)(qi)(qi)、氬氣(qi)(qi)(qi)、氖(nai)氣(qi)(qi)(qi)、氦氣(qi)(qi)(qi)、氪氣(qi)(qi)(qi)、氙氣(qi)(qi)(qi)、氫氣(qi)(qi)(qi)、二氧化碳(tan)、乙炔(gui)、天然氣(qi)(qi)(qi)等。由(you)于其固有的物(wu)理(li)和(he)化學特性(xing)，這些(xie)氣(qi)(qi)(qi)體在國民經濟中(zhong)發揮著重要的作用，并(bing)且(qie)普及和(he)應(ying)用非常迅(xun)速，幾乎滲透到(dao)各行各業(ye)。
氣(qi)體(ti)產(chan)品作(zuo)為現代工業的重要基礎材料，應用范圍十分廣泛。冶金、、鋼鐵(tie)、、石油、、化工、、機械、、電子、、玻璃、、陶瓷、、建材、、食品加(jia)工、、醫藥醫療等部(bu)門。使用大量常用氣(qi)體(ti)或特殊氣(qi)體(ti)。
工(gong)業(ye)氣(qi)體消耗(hao)大的(de)傳統(tong)行業(ye)包括：煉(lian)鋼、煉(lian)鐵、有(you)色金(jin)屬冶煉(lian)、化肥生產(chan)、乙(yi)烯(xi)(xi)、丙烯(xi)(xi)、聚(ju)氯乙(yi)烯(xi)(xi)、人造纖(xian)維、合成(cheng)纖(xian)維、硅橡(xiang)膠制品(pin)、石油(you)化工(gong)如電纜、合成(cheng)革、機械行業(ye)焊(han)接、金(jin)屬熱處(chu)理、氦氣(qi)泄漏、浮法(fa)玻璃(li)(li)生產(chan)等。由于這些傳統(tong)行業(ye)近年來的(de)快速(su)發展，工(gong)業(ye)氣(qi)體的(de)消耗(hao)已經達到(dao)頂(ding)峰。正在挖掘的(de)工(gong)業(ye)用氣(qi)行業(ye)有(you)：煤(mei)(mei)礦滅火、石油(you)開采(cai)、煤(mei)(mei)氣(qi)化及煤(mei)(mei)液化、玻璃(li)(li)熔窯(yao)、水泥生產(chan)窯(yao)、耐火材料生產(chan)窯(yao)、磚窯(yao)等工(gong)業(ye)爐、食(shi)品(pin)速(su)凍。食(shi)品(pin)氣(qi)調包裝、啤酒保鮮、國(guo)防工(gong)業(ye)中的(de)光學(xue)、燃料、超(chao)導材料生產(chan)、電子產(chan)品(pin)、半導體、光纖(xian)生產(chan)、農(nong)業(ye)、畜牧業(ye)、漁業(ye)、廢水處(chu)理、漂白(bai)紙漿、垃圾焚(fen)燒(shao)、破碎廢舊(jiu)輪胎等環保產(chan)業(ye)、建筑、氣(qi)象、文(wen)化、文(wen)物(wu)保護
正在測試工業(ye)氣(qi)體應用的行(xing)業(ye)包括：固體氮生產(chan)、燃料電(dian)(dian)池生產(chan)、磁性材(cai)料生產(chan)、超(chao)細加工、天(tian)然氣(qi)發(fa)電(dian)(dian)、壓縮天(tian)然氣(qi)汽(qi)車、氫(qing)能汽(qi)車生產(chan)等。
工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)用(yong)氣較多的(de)行(xing)業(ye)(ye)(ye)，如鋼鐵(tie)、化(hua)肥、化(hua)工(gong)(gong)(gong)、玻璃化(hua)纖等行(xing)業(ye)(ye)(ye)，都自(zi)(zi)建了產氣設備，實行(xing)自(zi)(zi)產自(zi)(zi)銷(xiao)的(de)經(jing)營方針。一些(xie)工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)用(yong)氣較少的(de)行(xing)業(ye)(ye)(ye)主(zhu)要依靠市場(chang)購買工(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)用(yong)氣。
工業(ye)上(shang)常用的氣體分(fen)離方法(fa)和原理
常(chang)用的(de)工(gong)業氣(qi)體有氧氣(qi)、氮氣(qi)、氬氣(qi)、二氧化碳、液氨、液氯、乙炔氣(qi)、氫氣(qi)等。工(gong)業氣(qi)體的(de)生產(chan)方法有很多，一些常(chang)見的(de)生產(chan)方法要(yao)簡單介紹一下。
一(yi)、氧(yang)氣
工(gong)業氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的生(sheng)(sheng)產(chan)方法(fa)主要采用(yong)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)過濾分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)系統(簡稱空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)法(fa))。其基本原(yuan)理是(shi)將(jiang)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)液(ye)化，然(ran)后(hou)在液(ye)化分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器中根據空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)中各組分(fen)(fen)(fen)沸點的不(bu)同對(dui)空氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)進行分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)精餾，產(chan)生(sheng)(sheng)氧氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)。大型制氧機組的研發和應用(yong)使(shi)制氧能耗不(bu)斷(duan)降低，容(rong)易產(chan)生(sheng)(sheng)各種空分(fen)(fen)(fen)產(chan)品(如氮氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、氬氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)等惰性氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體等)。)的同時。為了便于儲存和運(yun)輸(shu)(shu)(shu)，液(ye)化分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)器分(fen)(fen)(fen)離(li)(li)出(chu)的液(ye)氧被泵入(ru)低溫液(ye)體儲罐(guan)，然(ran)后(hou)通過罐(guan)車運(yun)輸(shu)(shu)(shu)到各低溫液(ye)化永(yong)久氣(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)體充裝站(zhan)。液(ye)氮、和液(ye)氬也用(yong)這種方法(fa)儲存和運(yun)輸(shu)(shu)(shu)。
兩(liang)、氮
工(gong)業氮氣(qi)的主要生(sheng)產方(fang)法是(shi)(shi)使用自(zi)動過(guo)濾器去除(chu)和分離(li)有害(hai)物質。這樣生(sheng)產的氮氣(qi)純(chun)度高，能耗(hao)低。變壓吸附技術是(shi)(shi)利(li)用5A碳分子篩(shai)選(xuan)擇性吸附空(kong)氣(qi)中(zhong)的成分，分離(li)氧氣(qi)、氮氣(qi)制取氮氣(qi)。氮氣(qi)產品(pin)、壓力(li)高、能耗(hao)低，產品(pin)純(chun)度可滿(man)足國家標準(zhun)要求(qiu)：工(gong)業氮氣(qi)98.5%，純(chun)氮氣(qi)99.95%。
三、氨(an)
氨的(de)制備方(fang)法主要采用氣(qi)體(ti)過(guo)濾分(fen)離器(qi)直(zhi)接分(fen)離。流程如下：在水煤氣(qi)發生爐中，將空(kong)氣(qi)和(he)(he)蒸汽吹(chui)入紅(hong)色熱(re)焦中，得到(dao)氮(dan)氣(qi)、和(he)(he)氫氣(qi)的(de)混(hun)合(he)氣(qi)體(ti)，然后(hou)通過(guo)洗(xi)滌(di)換熱(re)、冷凝二氧化碳和(he)(he)吸收二氧化碳的(de)生產工藝制得原料(liao)氣(qi)。精制后(hou)的(de)混(hun)合(he)氣(qi)體(ti)通過(guo)過(guo)濾器(qi)、冷卻(que)器(qi)、氨分(fen)離器(qi)和(he)(he)加熱(re)器(qi)送入合(he)成反應器(qi)，液氨由(you)分(fen)離器(qi)分(fen)離。
四、氯
工(gong)業(ye)用氯的主要(yao)制備方法是電解(jie)飽和鹽水。通(tong)過(guo)電解(jie)熔化(hua)氯化(hua)物以制備活(huo)性金(jin)屬來獲(huo)得高純度的氯。氯化(hua)氫是有機合成工(gong)業(ye)的副產品(pin)，可被空氣(qi)或氧氣(qi)催(cui)化(hua)氧化(hua)轉化(hua)為(wei)氯氣(qi)。
五、乙(yi)炔氣體
乙(yi)炔(gui)(gui)的(de)(de)生(sheng)產(chan)方法(fa)主要有(you)電石水解(jie)(jie)、高(gao)溫燃燒裂解(jie)(jie)甲烷或(huo)碳氫化(hua)(hua)合(he)物(wu)(wu)法(fa)和等離子裂解(jie)(jie)法(fa)。電石水解(jie)(jie)工(gong)藝流程短，產(chan)品純度高(gao)，但能耗(hao)高(gao)。大多數溶解(jie)(jie)乙(yi)炔(gui)(gui)生(sheng)產(chan)都(dou)使用(yong)這種方法(fa)。根(gen)據乙(yi)炔(gui)(gui)的(de)(de)溶解(jie)(jie)特性(xing)，將乙(yi)炔(gui)(gui)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)壓縮后充(chong)(chong)入溶劑(ji)中(zhong)(zhong)，儲存(cun)在裝(zhuang)(zhuang)有(you)多孔(kong)(kong)(kong)填料的(de)(de)鋼(gang)瓶(ping)(ping)中(zhong)(zhong)。丙酮作為一種優良的(de)(de)溶劑(ji)，被(bei)鋼(gang)瓶(ping)(ping)內的(de)(de)填充(chong)(chong)物(wu)(wu)吸(xi)(xi)收(shou)，溶解(jie)(jie)釋放(fang)乙(yi)炔(gui)(gui)，可以增加鋼(gang)瓶(ping)(ping)的(de)(de)有(you)效容積，降低乙(yi)炔(gui)(gui)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)爆(bao)炸性(xing)能。整(zheng)體(ti)(ti)(ti)硅酸(suan)鈣多孔(kong)(kong)(kong)填料能均勻吸(xi)(xi)附丙酮，防止(zhi)乙(yi)炔(gui)(gui)分(fen)解(jie)(jie)爆(bao)炸的(de)(de)傳播(bo)。推(tui)廣使用(yong)溶解(jie)(jie)乙(yi)炔(gui)(gui)氣(qi)(qi)瓶(ping)(ping)，不僅使用(yong)方便，提高(gao)工(gong)作效率，而且改善環境，節約電石消(xiao)耗(hao)。但應保證(zheng)氣(qi)(qi)瓶(ping)(ping)內的(de)(de)多孔(kong)(kong)(kong)填料不被(bei)損壞或(huo)污染，丙酮溶劑(ji)的(de)(de)充(chong)(chong)裝(zhuang)(zhuang)量(liang)應滿(man)足(zu)乙(yi)炔(gui)(gui)氣(qi)(qi)體(ti)(ti)(ti)充(chong)(chong)裝(zhuang)(zhuang)的(de)(de)需要，以保證(zheng)安全可靠。溶解(jie)(jie)乙(yi)炔(gui)(gui)生(sheng)產(chan)的(de)(de)充(chong)(chong)裝(zhuang)(zhuang)過程如下：粗乙(yi)炔(gui)(gui)氣(qi)(qi)產(chan)生(sheng)后，經化(hua)(hua)學凈化(hua)(hua)除去硫、磷等雜質(zhi)，然(ran)后壓縮干(gan)燥(zao)，裝(zhuang)(zhuang)入溶解(jie)(jie)乙(yi)炔(gui)(gui)氣(qi)(qi)瓶(ping)(ping)。
六、氫(qing)
工(gong)業氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)的(de)生(sheng)產(chan)方(fang)(fang)法主要(yao)有(you)：礦物(wu)燃燒轉化制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)、水電(dian)解制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)或(huo)使(shi)用專(zhuan)用氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)過濾器的(de)半(ban)水煤(mei)氣(qi)法制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)。水電(dian)解制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)方(fang)(fang)法技(ji)術可靠、操(cao)作簡單、維護方(fang)(fang)便、無污染、制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)純度高(gao)，但(dan)(dan)耗(hao)電(dian)量大(da)，成(cheng)本(ben)(ben)高(gao)，一(yi)定(ding)程度上制(zhi)(zhi)約了(le)生(sheng)產(chan)發展(zhan)。主要(yao)供對(dui)氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)純度要(yao)求高(gao)、氫(qing)(qing)(qing)氣(qi)用量不(bu)太(tai)多的(de)用戶使(shi)用。但(dan)(dan)隨著(zhu)新技(ji)術的(de)應(ying)用，促進了(le)水電(dian)解技(ji)術的(de)改(gai)進，水電(dian)解制(zhi)(zhi)氫(qing)(qing)(qing)技(ji)術的(de)成(cheng)本(ben)(ben)和功耗(hao)不(bu)斷(duan)降低，有(you)望成(cheng)為“清潔能源(yuan)”最重(zhong)要(yao)的(de)生(sheng)產(chan)方(fang)(fang)式(shi)。
七、氬(ya)氣
氬氣(qi)是大(da)氣(qi)中含量最多的惰性氣(qi)體，其制備方法主要包括空氣(qi)分離(li)。制氧過程中，從液化分離(li)器(qi)中分離(li)出沸點為-185.9的餾分，得到液態(tai)氬。
1.使用
用于(yu)焊接、不銹鋼制造、熔煉、化(hua)(hua)學氣(qi)相沉積、晶體(ti)生長、熱(re)氧化(hua)(hua)、外(wai)延(yan)、擴散、多(duo)晶硅、鎢(wu)離(li)子注入(ru)、載(zai)流、燒結(jie)等。用作標準氣(qi)體(ti)、平衡(heng)氣(qi)體(ti)、零氣(qi)體(ti)等。
2.制造方法
從空氣分離獲得的氧(yang)氣中蒸(zheng)餾、分離和提取(qu)
氬在(zai)(zai)常溫常壓下是(shi)無色、無嗅、無味(wei)、無毒的惰性(xing)氣體，在(zai)(zai)空(kong)氣中的含量約為(wei)1%。不可燃，無腐蝕(shi)性(xing)，微溶于水(shui)和有機溶劑。在(zai)(zai)101.325千帕(pa)的水(shui)中溶解(jie)度分別為(wei)0.0519毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)/克(ke)(0)、0.0329毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)/克(ke)(20)和0.0247毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)/克(ke)(40)。在(zai)(zai)20和101.325千帕(pa)下，在(zai)(zai)某些溶劑中的溶解(jie)度分別為(wei)：甲醇25.0毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)/100毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)，乙(yi)醇24.0毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)/100毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)，丙(bing)酮(tong)27.3毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)/100毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)，環己(ji)烷30.6毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)/100毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)，苯22.1毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)/100毫(hao)(hao)升(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)。
3.毒性和安(an)全保護
氬氣(qi)本身無毒，但(dan)濃(nong)度(du)(du)高(gao)時(shi)(shi)會(hui)窒(zhi)息(xi)。當(dang)空(kong)氣(qi)中氬氣(qi)濃(nong)度(du)(du)高(gao)于33%時(shi)(shi)，即氧氣(qi)濃(nong)度(du)(du)低(di)于平(ping)時(shi)(shi)的2/3以下時(shi)(shi)，有(you)窒(zhi)息(xi)的危險。當(dang)氬氣(qi)濃(nong)度(du)(du)超過50%時(shi)(shi)，出現嚴重癥(zheng)狀(zhuang)，當(dang)濃(nong)度(du)(du)超過75%時(shi)(shi)。會(hui)在幾分鐘內死亡。
窒息的癥狀有：呼(hu)吸加快、注(zhu)意(yi)力(li)(li)(li)下降、肌肉運(yun)動障礙、判斷力(li)(li)(li)下降、所有感官喪失、情(qing)緒不穩定(ding)、全身乏力(li)(li)(li)、惡心(xin)、、嘔吐、、虛弱、、意(yi)識(shi)喪失、、痙攣(luan)、、嗜睡、死亡。
液態氬會(hui)導(dao)致人的眼(yan)睛發炎，觸摸皮膚時會(hui)凍傷(shang)。
氬氣可(ke)以儲存在玻璃瓶或鋼瓶里。在儲存和(he)運輸過(guo)程(cheng)中，應輕(qing)拿輕(qing)放(fang)，防止損壞和(he)高溫(wen)。氬氣沒有腐蝕(shi)性(xing)。常溫(wen)下可(ke)使用碳鋼、不銹鋼、銅(tong)、銅(tong)合金(jin)、鋁(lv)等(deng)一(yi)般金(jin)屬材(cai)料(liao)以及一(yi)般塑料(liao)材(cai)料(liao)和(he)彈性(xing)材(cai)料(liao)。聚(ju)四氟乙烯(xi)和(he)聚(ju)三氟乙烯(xi)聚(ju)合物經常在低(di)溫(wen)下用作墊片、隔膜(mo)。
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