氧氣,乙炔,氬氣,氮?dú)?,氨氣等在工業(yè)的制備方法與用途?
一、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(chǔ)存在充滿多孔填料的鋼瓶?jī)?nèi)。丙酮作為一種*的溶劑,在鋼瓶?jī)?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?jī)?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(guò)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?jī)?nèi)。
二、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(jiǎn)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(chǔ)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(diǎn)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(kāi)發(fā)投用,使得制氧能耗不斷降低,并易于同時(shí)生產(chǎn)多種空分產(chǎn)品(如氮?dú)狻?nbsp;氬氣及其它惰性氣體等)。為了便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸, 經(jīng)液化分離器分離后的液氧,用泵輸入低溫液體儲(chǔ)槽,再經(jīng)槽車運(yùn)至各深冷液化*氣體充裝站。液氮、液氬也采用此法儲(chǔ)存、運(yùn)輸。
三、氮?dú)?/span>
工業(yè)氮?dú)獾闹饕a(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?dú)饧兌雀?,能耗低。變壓吸附法制氮技術(shù)是采用碳分子篩對(duì)空氣中的組份進(jìn)行選擇性吸附,將氧、氮分離制取氮?dú)猓獨(dú)猱a(chǎn)品壓力高、能耗低,產(chǎn)品純度能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求:工業(yè)氮≥98.5%,純氮≥99.95%。
四、氬氣
氬氣是大氣中含量zui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(diǎn)為-185.9℃左右的餾分從液化分離器中分出即得液氬。
五、二氧化碳
二氧化碳的制取方法主要有:生產(chǎn)石灰副產(chǎn)二氧化碳,釀酒發(fā)酵過(guò)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。
六、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?dú)?、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(guò)過(guò)濾器、冷卻器、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。
七、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(guò)半水煤氣法制得氫。水電解制氫方法技術(shù)可靠、操作簡(jiǎn)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)氫氣純度要求高且用量不太大的用戶使用。但隨著新技術(shù)的應(yīng)用,促進(jìn)了水電解技術(shù)的改進(jìn),使水電解制氫技術(shù)的成本不斷降低,電耗不斷下降,有望成為“清潔能源”的zui主要生產(chǎn)方法。目前,正在研究開(kāi)發(fā)的制氫方法有:電化學(xué)分解水制取氫氣,光催化作用制取氫氣等
八、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(shí)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,使之氧化而轉(zhuǎn)化為氯氣。
氧氣的某些用途
1.冶煉工藝
在煉鋼過(guò)程中吹以高純度氧氣,氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反應(yīng),這不但降低了鋼的含碳量,還有利于清除磷、硫、硅等雜質(zhì)。而且氧化過(guò)程中產(chǎn)生的熱量足以維持煉鋼過(guò)程所需的溫度,因此,吹氧不但縮短了冶煉時(shí)間,同時(shí)提高了鋼的質(zhì)量。高爐煉鐵時(shí),提高鼓風(fēng)中的氧濃度可以降焦比,提高產(chǎn)量。在有色金屬冶煉中,采用富氧也可以縮短冶煉時(shí)間提高產(chǎn)量。
2.化學(xué)工業(yè)
在生產(chǎn)合成氨時(shí),氧氣主要用于原料氣的氧化,例如,重油的高溫裂化,以及煤粉的氣化等,以強(qiáng)化工藝過(guò)程,提高化肥產(chǎn)量。
3.國(guó)防工業(yè)
液氧是現(xiàn)代火箭的助燃劑,在超音速飛機(jī)中也需要液氧作氧化劑,可燃物質(zhì)浸漬液氧后具有強(qiáng)烈的爆性,可制作液氧藥。
4.醫(yī)療保健方面
供給呼吸:用于缺氧、低氧或無(wú)氧環(huán)境,例如:潛水作業(yè)、登山運(yùn)動(dòng)、高空飛行、宇宙航行、醫(yī)療搶救等時(shí)。
乙炔的用途:乙炔在高溫下分解為碳和氫,由此可制備乙炔炭黑。一定條件下乙炔聚合生成苯,甲苯,二甲苯,,萘,蒽,苯乙烯,茚等芳烴。通過(guò)取代反應(yīng)和加成反應(yīng),可生成一系列極有價(jià)值的產(chǎn)品。例如乙炔二聚生成乙烯基乙炔,進(jìn)而進(jìn)行加成反應(yīng)得到氯丁二烯;乙炔直接水合制取乙醛;乙炔進(jìn)行加成反應(yīng)而制取氯乙烯;乙炔與乙酸反應(yīng)制得乙酸乙烯;乙炔與反應(yīng)制取丙烯腈;乙炔與氨反應(yīng)生成甲基吡啶和2-甲基-5-乙基吡啶;乙炔與甲苯反應(yīng)生成二甲笨基乙烯,進(jìn)一步催化劑裂化生成三種甲基苯乙烯的異構(gòu)體:乙炔與一分子甲醛縮合,與二分子甲醛縮合為丁炔二醇;乙炔與丙酮進(jìn)行加成反應(yīng)可制取甲基炔醇,進(jìn)而反應(yīng)生成異戊二烯;乙炔和一氧化碳及其他化合物(如水,醇,硫醇)等反應(yīng)制取丙烯酸及其衍生物。
氮?dú)獾挠猛?/span>
氮主要用于合成氨,反應(yīng)式為N2+3H2=2NH3( 條件為高壓,高溫、和催化劑。反應(yīng)為可逆反應(yīng))還是合成纖維(錦綸、腈綸),合成樹(shù)脂,合成橡膠等的重要原料。由于氮的化學(xué)惰性,常用作保護(hù)氣體。以防止某些物體暴露于空氣時(shí)被氧所氧化,用氮?dú)馓畛浼Z倉(cāng),可使糧食不霉?fàn)€、不發(fā)芽,長(zhǎng)期保存。液氨還可用作深度冷凍劑。作為冷凍劑在醫(yī)院做除斑,包,豆等的手術(shù)時(shí)常常也使用, 即將斑,包,豆等凍掉,但是容易出現(xiàn)疤痕,并不建議使用
氬氣的用途:
氬是目前工業(yè)上應(yīng)用很廣的稀有氣體。它的性質(zhì)十分不活潑,既不能燃燒,也不助燃。在飛機(jī)制造、造船、原子能工業(yè)和機(jī)械工業(yè)部門,對(duì)特殊金屬,例如鋁、鎂、銅及其合金和不銹鋼在焊接時(shí),往往用氬作為焊接保護(hù)氣,防止焊接件被空氣氧化或氮化。
在金屬冶煉方面,氧、氬吹煉是生產(chǎn)鋼的重要措施,每煉1t鋼的氬氣消耗量為1~3m3。此外,對(duì)鈦、鋯、鍺等特殊金屬的冶煉,以及電子工業(yè)中也需要用氬作保護(hù)氣。
丙烷的主要用途:
用于有機(jī)合成。 可作生產(chǎn)乙烯和丙烯的原料或煉油工業(yè)中的溶劑;丙烷、丁烷和少量乙烷的混合物液化后可用作民用燃料,即液化石油氣。
二氧化碳的用途:
二氧化碳在焊接領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,如:二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊,是目前生產(chǎn)中應(yīng)用zui多的方法
固態(tài)二氧化碳俗稱干冰,升華時(shí)可吸收大量熱,因而用作制冷劑,如人工降雨,也常在舞美中用于制造煙霧。
二氧化碳一般不燃燒也不支持燃燒,常溫下密度比空氣略大,受熱膨脹后則會(huì)聚集于上方.也常被用作滅火劑,但Mg燃燒時(shí)不能用CO2來(lái)滅火,因?yàn)?2Mg+CO2=2MgO+C(點(diǎn)燃)
二氧化碳是綠色植物光合作用*的原料,溫室中常用二氧化碳作肥料。
相關(guān)產(chǎn)品
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