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氧气,乙炔,氩气,氮气,氨气等在工业的制备方法与用途?

发布时间: 2015-10-10  点击次数: 5174次

一、乙炔气 
 乙炔的制取方法主要有电石水解法、甲烷或烃类的高温燃烧裂解法和等离子体裂解法。电石水解法工艺流程短,产品纯度高,但能耗较大。大多数溶解乙炔生产采用此法。根据乙炔的溶解特性,将乙炔气压缩充入溶剂中,并被储存在充满多孔填料的钢瓶内。丙酮作为一种*的溶剂,在钢瓶内被填料吸附用于溶解和释放乙炔,它的作用是增大钢瓶的有效容积和降低乙炔气的爆性能。整体硅酸钙多孔填料的作用是均匀地吸附丙酮和阻止乙炔分解爆的传播。推广使用溶解乙炔气瓶,既方便使用和提高工效,又改善环境,节约电石消耗,但应保证钢瓶内多孔填料不受损伤或污染,丙酮溶剂的充装量应满足乙炔气充装所需要,这样才能保证安全可靠。溶解乙炔生产充装工艺流程是:粗乙炔气发生后经过化学净化,去除硫、磷等杂质,再经压缩和干燥,充装进入溶解乙炔气瓶内。
二、氧气 
 工业氧气的生产方法主要有空气液化分离精馏法( 简称空分法)、水电解法和变压吸附法等。 空分法生产氧气的工艺流程大体是:吸收空气→二氧化碳吸收塔→压缩机→冷却器→干燥器→冷冻机→液化分离器→油分离器→气体储槽→氧气压缩机→气体充装。其基本原理是将空气液化后,利用空气中各组份沸点的不同在液化分离器进行分离精馏,制取氧气。大型制氧机组的研究开发投用,使得制氧能耗不断降低,并易于同时生产多种空分产品(如氮气、 氩气及其它惰性气体等)。为了便于储存和运输, 经液化分离器分离后的液氧,用泵输入低温液体储槽,再经槽车运至各深冷液化*气体充装站。液氮、液氩也采用此法储存、运输。
三、氮气
 工业氮气的主要生产方法有空分法、变压吸附法、膜分离法和燃烧法等。 
 空分法制取的氮气纯度高,能耗低。变压吸附法制氮技术是采用碳分子筛对空气中的组份进行选择性吸附,将氧、氮分离制取氮气,氮气产品压力高、能耗低,产品纯度能达到国家标准要求:工业氮≥98.5%,纯氮≥99.95%。 
四、氩气 
 氩气是大气中含量zui多的惰性气体,其制取方法主要有空分法。在制氧工艺中,将沸点为-185.9℃左右的馏分从液化分离器中分出即得液氩。 
五、二氧化碳 
 二氧化碳的制取方法主要有:生产石灰副产二氧化碳,酿酒发酵过程副产二氧化碳,重油、焦炭等燃烧产生二氧化碳,合成氨工业副产品二氧化碳等。目前,合成氨工业的原料大都为燃气、炼厂气、焦炉气和煤,其主要成份都是由不同氢碳比的烃类和元素碳构成,在高温下与水蒸汽作用生成以氢气和一氧化碳为主体的合成气,一氧化碳经变换成为二氧化碳。二氧化碳的提纯方法有:吸收法、变压吸附法、吸附精馏法和膜分离法。
六、氨气 
 氨的制取方法主要采用直接合成法。合成氨工艺流程是:在水煤气发生炉中往红热的焦炭上吹入空气和水蒸气,先得到氮气、氢气混合气体,然后用洗涤热交换、凝缩二氧化碳和吸收二氧化碳等生产工序制备原料气体。精制的混合气体经过过滤器、冷却器、氨分离器以及加热器送至合成反应器经分离器分离出液氨。 
七、氢气 
 工业氢气的生产方法主要有:矿物燃烧转化制氢、水电解制氢、通过半水煤气法制得氢。水电解制氢方法技术可靠、操作简单、维护方便、不产生污染、制氢纯度高,唯其电能消耗大,成本较高,生产发展受一定制约,主要供应氢气纯度要求高且用量不太大的用户使用。但随着新技术的应用,促进了水电解技术的改进,使水电解制氢技术的成本不断降低,电耗不断下降,有望成为“清洁能源"的zui主要生产方法。目前,正在研究开发的制氢方法有:电化学分解水制取氢气,光催化作用制取氢气等
八、氯气 
 工业上用的氯气主要制取方法是电解饱和食盐水。纯度较高的氯气由电解熔融氯化物制备活泼金属时取得。利用空气或氧气可催化有机合成工业的副产品,使之氧化而转化为氯气。 

氧气的某些用途 
 1.冶炼工艺
 在炼钢过程中吹以高纯度氧气,氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应,这不但降低了钢的含碳量,还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度,因此,吹氧不但缩短了冶炼时间,同时提高了钢的质量。高炉炼铁时,提高鼓风中的氧浓度可以降焦比,提高产量。在有色金属冶炼中,采用富氧也可以缩短冶炼时间提高产量。 
 2.化学工业 
 在生产合成氨时,氧气主要用于原料气的氧化,例如,重油的高温裂化,以及煤粉的气化等,以强化工艺过程,提高化肥产量。 
 3.国防工业 
 液氧是现代火箭的助燃剂,在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂,可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆性,可制作液氧药。 
 4.医疗保健方面 
 供给呼吸:用于缺氧、低氧或无氧环境,例如:潜水作业、登山运动、高空飞行、宇宙航行、医疗抢救等时。 

乙炔的用途:乙炔在高温下分解为碳和氢,由此可制备乙炔炭黑。一定条件下乙炔聚合生成苯,甲苯,二甲苯,,萘,蒽,苯乙烯,茚等芳烃。通过取代反应和加成反应,可生成一系列极有价值的产品。例如乙炔二聚生成乙烯基乙炔,进而进行加成反应得到氯丁二烯;乙炔直接水合制取乙醛;乙炔进行加成反应而制取氯乙烯;乙炔与乙酸反应制得乙酸乙烯;乙炔与反应制取丙烯腈;乙炔与氨反应生成甲基吡啶和2-甲基-5-乙基吡啶;乙炔与甲苯反应生成二甲笨基乙烯,进一步催化剂裂化生成三种甲基苯乙烯的异构体:乙炔与一分子甲醛缩合,与二分子甲醛缩合为丁炔二醇;乙炔与丙酮进行加成反应可制取甲基炔醇,进而反应生成异戊二烯;乙炔和一氧化碳及其他化合物(如水,醇,硫醇)等反应制取丙烯酸及其衍生物。

氮气的用途
 氮主要用于合成氨,反应式为N2+3H2=2NH3( 条件为高压,高温、和催化剂。反应为可逆反应)还是合成纤维(锦纶、腈纶),合成树脂,合成橡胶等的重要原料。由于氮的化学惰性,常用作保护气体。以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化,用氮气填充粮仓,可使粮食不霉烂、不发芽,长期保存。液氨还可用作深度冷冻剂。作为冷冻剂在医院做除斑,包,豆等的手术时常常也使用, 即将斑,包,豆等冻掉,但是容易出现疤痕,并不建议使用

氩气的用途:
氩是目前工业上应用很广的稀有气体。它的性质十分不活泼,既不能燃烧,也不助燃。在飞机制造、造船、原子能工业和机械工业部门,对特殊金属,例如铝、镁、铜及其合金和不锈钢在焊接时,往往用氩作为焊接保护气,防止焊接件被空气氧化或氮化。
 在金属冶炼方面,氧、氩吹炼是生产钢的重要措施,每炼1t钢的氩气消耗量为1~3m3。此外,对钛、锆、锗等特殊金属的冶炼,以及电子工业中也需要用氩作保护气。

丙烷的主要用途:
用于有机合成。 可作生产乙烯和丙烯的原料或炼油工业中的溶剂;丙烷、丁烷和少量乙烷的混合物液化后可用作民用燃料,即液化石油气。

二氧化碳的用途:
二氧化碳在焊接领域应用广泛,如:二氧化碳气体保护焊,是目前生产中应用zui多的方法
 固态二氧化碳俗称干冰,升华时可吸收大量热,因而用作制冷剂,如人工降雨,也常在舞美中用于制造烟雾。
 二氧化碳一般不燃烧也不支持燃烧,常温下密度比空气略大,受热膨胀后则会聚集于上方.也常被用作灭火剂,但Mg燃烧时不能用CO2来灭火,因为:2Mg+CO2=2MgO+C(点燃)
 二氧化碳是绿色植物光合作用*的原料,温室中常用二氧化碳作肥料。

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