วิธีการและหลักการแยกก๊าซที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม

Thread Content

วิธีการและหลักการแยกก๊าซที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม ก๊าซอุตสาหกรรมที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ ออกซิเจน ไนโตรเจน อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ แอมโมเนียเหลว คลอรีนเหลว อะเซทิลีน ไฮโดรเจน เป็นต้น มีวิธีการผลิตก๊าซอุตสาหกรรมหลายวิธี ตอนนี้เราจะมาแนะนำวิธีการผลิตทั่วไปบางประการ 1. ออกซิเจน วิธีการผลิตออกซิเจนทางอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ประกอบด้วยการแยกและการกลั่นด้วยปฏิกิริยาเหลวในอากาศ (เรียกว่าวิธีการแยกอากาศ) การแยกน้ำด้วยไฟฟ้า และการดูดซับแรงดันสวิง ขั้นตอนการผลิตออกซิเจนโดยการแยกอากาศมีดังนี้: ดูดซับอากาศ → หอดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ → คอมเพรสเซอร์ → เครื่องทำความเย็น → เครื่องอบแห้ง → ตู้แช่แข็ง → เครื่องแยกของเหลว → เครื่องแยกน้ำมัน → ถังเก็บก๊าซ → เครื่องอัดออกซิเจน → การเติมแก๊ส หลักการพื้นฐานคือการทำให้อากาศกลายเป็นของเหลวและใช้จุดเดือดของส่วนประกอบแต่ละอย่างในอากาศที่แตกต่างกันเพื่อดำเนินการแยกและกลั่นในตัวแยกของเหลวเพื่อผลิตออกซิเจน การวิจัย การพัฒนา และการใช้งานหน่วยสร้างออกซิเจนขนาดใหญ่ได้ลดการใช้พลังงานของหน่วยสร้างออกซิเจนอย่างต่อเนื่อง และทำให้ง่ายต่อการผลิตผลิตภัณฑ์แยกอากาศหลายชนิด (เช่น ไนโตรเจน อาร์กอน และก๊าซเฉื่อยอื่นๆ ฯลฯ) ในเวลาเดียวกัน เพื่ออำนวยความสะดวกในการจัดเก็บและการขนส่ง ออกซิเจนเหลวที่แยกจากเครื่องแยกของเหลวจะถูกปั๊มเข้าไปในถังเก็บของเหลวแบบแช่แข็ง จากนั้นจึงขนส่งไปยังสถานีเติมก๊าซถาวรแบบแช่แข็งแบบแช่แข็งหลายแห่งผ่านรถบรรทุกถัง ไนโตรเจนเหลวและอาร์กอนเหลวก็จะถูกจัดเก็บและขนส่งด้วยวิธีนี้เช่นกัน 2. อุตสาหกรรมไนโตรเจน วิธีการผลิตไนโตรเจนหลัก ได้แก่ การแยกอากาศ การดูดซับแรงดันสวิง การแยกเมมเบรน และการเผาไหม้ 　　ไนโตรเจนที่ผลิตโดยวิธีแยกอากาศมีความบริสุทธิ์สูงและใช้พลังงานต่ำ เทคโนโลยีการผลิตไนโตรเจนดูดซับแบบสวิงด้วยแรงดันใช้ตะแกรงโมเลกุลคาร์บอน 5A เพื่อดูดซับส่วนประกอบต่างๆ ในอากาศ และแยกออกซิเจนและไนโตรเจนเพื่อผลิตไนโตรเจน ผลิตภัณฑ์ไนโตรเจนมีแรงดันสูง ใช้พลังงานต่ำ และสามารถเข้าถึงความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ * * ข้อกำหนดมาตรฐาน: ไนโตรเจนอุตสาหกรรม ≥98.5% ไนโตรเจนบริสุทธิ์ ≥99.95% 3. ก๊าซอาร์กอน ก๊าซอาร์กอนเป็นก๊าซเฉื่อยที่มีมากที่สุดในบรรยากาศ และวิธีการเตรียมส่วนใหญ่จะรวมถึงการแยกอากาศ ในกระบวนการผลิตออกซิเจน จะได้อาร์กอนเหลวโดยการแยกเศษส่วนที่มีจุดเดือดประมาณ -185.9°C ออกจากเครื่องแยกของเหลว 4. คาร์บอนไดออกไซด์ วิธีหลักในการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ได้แก่: คาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้จากการผลิตมะนาว คาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้จากกระบวนการผลิตเบียร์และการหมัก คาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้จากน้ำมันหนัก โค้ก ฯลฯ และคาร์บอนไดออกไซด์เป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมการสังเคราะห์แอมโมเนีย ปัจจุบันวัตถุดิบส่วนใหญ่สำหรับอุตสาหกรรมแอมโมเนียสังเคราะห์ ได้แก่ ก๊าซ ก๊าซโรงกลั่น ก๊าซเตาอบโค้ก และถ่านหิน ส่วนผสมหลักประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนและธาตุคาร์บอนซึ่งมีอัตราส่วนไฮโดรเจนต่อคาร์บอนต่างกัน พวกมันทำปฏิกิริยากับไอน้ำที่อุณหภูมิสูงเพื่อสร้างก๊าซสังเคราะห์ที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์เป็นส่วนใหญ่ คาร์บอนมอนอกไซด์จะถูกแปลงเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ วิธีการทำให้คาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ ได้แก่: วิธีการดูดซับ วิธีการดูดซับแบบสวิงแรงดัน วิธีการกลั่นแบบดูดซับ และวิธีการแยกเมมเบรน 5. แอมโมเนีย วิธีการหลักในการผลิตแอมโมเนียคือการสังเคราะห์โดยตรง กระบวนการไหลของการสังเคราะห์แอมโมเนียคือ: อากาศและไอน้ำถูกเป่าเข้าไปในโค้กร้อนแดงในเครื่องกำเนิดก๊าซน้ำเพื่อให้ได้ก๊าซผสมไนโตรเจนและไฮโดรเจนก่อน จากนั้นก๊าซวัตถุดิบจะถูกเตรียมผ่านกระบวนการผลิต เช่น การขัดถูแลกเปลี่ยนความร้อน การควบแน่นคาร์บอนไดออกไซด์ และการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซผสมที่ผ่านการกลั่นแล้วจะถูกส่งผ่านตัวกรอง เครื่องทำความเย็น เครื่องแยกแอมโมเนีย และเครื่องทำความร้อน และถูกส่งไปยังเครื่องปฏิกรณ์สังเคราะห์ โดยที่แอมโมเนียเหลวจะถูกแยกออกจากกันโดยเครื่องแยก 6. ก๊าซคลอรีน วิธีการผลิตก๊าซคลอรีนหลักที่ใช้ในอุตสาหกรรมคือการอิเล็กโทรไลซิสของน้ำเกลืออิ่มตัว คลอรีนที่มีความบริสุทธิ์สูงกว่าจะได้มาจากการนำคลอไรด์หลอมเหลวด้วยไฟฟ้าเพื่อเตรียมโลหะที่มีฤทธิ์ สามารถใช้อากาศหรือออกซิเจนเพื่อเร่งปฏิกิริยาไฮโดรเจนคลอไรด์ ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากอุตสาหกรรมการสังเคราะห์สารอินทรีย์ เพื่อออกซิไดซ์และแปลงเป็นก๊าซคลอรีน 7. ก๊าซอะเซทิลีน วิธีการหลักในการผลิตอะเซทิลีน ได้แก่ การไฮโดรไลซิสแคลเซียมคาร์ไบด์ การแตกร้าวของมีเทนหรือไฮโดรคาร์บอนจากการเผาไหม้ที่อุณหภูมิสูง และการแตกร้าวของพลาสมา วิธีการไฮโดรไลซิสแคลเซียมคาร์ไบด์มีการไหลของกระบวนการสั้นและมีความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์สูง แต่ใช้พลังงานมาก การผลิตอะเซทิลีนที่ละลายน้ำส่วนใหญ่ใช้วิธีนี้ ตามลักษณะการละลายของอะเซทิลีน ก๊าซอะเซทิลีนจะถูกบีบอัดและบรรจุลงในตัวทำละลาย และเก็บไว้ในกระบอกเหล็กที่เต็มไปด้วยตัวเติมที่มีรูพรุน ในฐานะที่เป็นตัวทำละลายที่ดีเยี่ยม อะเซทิลีนจะถูกดูดซับโดยฟิลเลอร์ในกระบอกสูบเพื่อละลายและปล่อยอะเซทิลีน หน้าที่ของมันคือการเพิ่มปริมาตรที่มีประสิทธิภาพของกระบอกสูบและลดคุณสมบัติการระเบิดของก๊าซอะเซทิลีน หน้าที่ของตัวเติมที่มีรูพรุนแคลเซียมซิลิเกตคือการดูดซับอะเซทิลีนอย่างสม่ำเสมอและป้องกันการแพร่กระจายของการระเบิดจากการสลายตัวของอะเซทิลีน ส่งเสริมการใช้กระบอกอะเซทิลีนละลาย ซึ่งไม่เพียงอำนวยความสะดวกในการใช้งานและปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน แต่ยังปรับปรุงสภาพแวดล้อมและประหยัดการใช้แคลเซียมคาร์ไบด์ อย่างไรก็ตาม ควรตรวจสอบให้แน่ใจว่าฟิลเลอร์ที่มีรูพรุนในกระบอกสูบไม่เสียหายหรือปนเปื้อน ปริมาณการเติมตัวทำละลายอะเซทิลีนควรตอบสนองความต้องการของการเติมแก๊สอะเซทิลีน เพื่อความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือ กระบวนการไหลของการผลิตอะเซทิลีนละลายและการบรรจุคือ: หลังจากที่ก๊าซอะเซทิลีนดิบถูกสร้างขึ้น ก๊าซจะถูกทำให้บริสุทธิ์ทางเคมีเพื่อกำจัดกำมะถัน ฟอสฟอรัส และสิ่งสกปรกอื่น ๆ จากนั้นบีบอัดและทำให้แห้ง จากนั้นบรรจุลงในขวดก๊าซอะเซทิลีนที่ละลาย 8. อุตสาหกรรมไฮโดรเจน วิธีการผลิตไฮโดรเจนหลัก ได้แก่: ไฮโดรเจนผลิตโดยการแปลงการเผาไหม้ของแร่ ไฮโดรเจนผลิตโดยการแยกน้ำด้วยไฟฟ้า และไฮโดรเจนผลิตโดยวิธีก๊าซกึ่งน้ำ วิธีการผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้าด้วยน้ำมีความน่าเชื่อถือทางเทคนิค ใช้งานง่าย บำรุงรักษาง่าย ไม่ก่อให้เกิดมลพิษ และมีความบริสุทธิ์ในการผลิตไฮโดรเจนสูง อย่างไรก็ตาม มันใช้ไฟฟ้าปริมาณมาก มีต้นทุนสูง และการพัฒนาการผลิตอยู่ภายใต้ข้อจำกัดบางประการ ส่วนใหญ่จะใช้โดยผู้ใช้ที่ต้องการความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนสูงและไม่ได้ใช้ในปริมาณมาก อย่างไรก็ตาม ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ ได้มีการส่งเสริมการปรับปรุงเทคโนโลยีอิเล็กโทรไลซิสของน้ำ และต้นทุนและการใช้พลังงานของเทคโนโลยีการผลิตไฮโดรเจนอิเล็กโทรไลซิสในน้ำก็ลดลงอย่างต่อเนื่อง และคาดว่าจะกลายเป็นวิธีการผลิต "พลังงานสะอาด" ที่สำคัญที่สุด ปัจจุบันวิธีการผลิตไฮโดรเจนที่กำลังวิจัยและพัฒนาได้แก่: การสลายตัวทางเคมีไฟฟ้าของน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจน, โฟโตคะตะไลซิสเพื่อผลิตไฮโดรเจน ฯลฯ รีโพสต์จาก: วิศวกรรมเคมี 707