Rūpniecisko gāzu ražošanas metodes

I. Gaisa atdalīšanas metode
1. Kriogēnās destilācijas metode
- Šī ir viena no visbiežāk izmantotajām metodēm rūpniecisko gāzu ražošanā. Tas ir balstīts uz dažādu gāzes komponentu viršanas punktu atšķirību gaisā. Pirmkārt, gaiss tiek saspiests, atdzesēts un attīrīts, lai noņemtu piemaisījumus, piemēram, ūdeni, oglekļa dioksīdu utt. Piemēram, oglekļa dioksīds un ūdens tiek adsorbēti ar molekulārajiem sietiem, un pēc tam gaiss tiek atdzesēts līdz gandrīz šķidram stāvoklim. Zemā temperatūrā sāk atdalīties dažādas gāzes, piemēram, slāpeklis, kas vārās pie -195,8 grādiem, un skābeklis, kas vārās pie -183 grādiem. Caur destilācijas torni vieglākais slāpeklis tiek bagātināts torņa augšdaļā, bet smagāks skābeklis tiek bagātināts torņa apakšā. Šī metode var radīt augstas tīrības pakāpes gāzes, piemēram, skābekli, slāpekli un argonu lielā mērogā. Šo tehnoloģiju plaši izmanto daudzās rūpniecības jomās, piemēram, tērauda, ​​ķīmiskajā un citās nozarēs, lai nodrošinātu tās ar nepieciešamajām rūpnieciskajām gāzēm.
2. Membrānas atdalīšanas metode
- Membrānas atdalīšanas metode izmanto īpašu polimēru membrānu caurlaidības atšķirību dažādām gāzēm, lai atdalītu gāzes. Kad gaiss iet caur membrānas moduli ar noteiktu spiedienu, dažādas gāzes iziet cauri membrānai ar dažādu ātrumu. Piemēram, skābeklis caur membrānu izkļūst ātrāk nekā slāpeklis. Šīs metodes priekšrocības ir vienkārša darbība un kompakts aprīkojums. Taču saražotās gāzes tīrība ir salīdzinoši zema, un to parasti izmanto vietās, kur gāzes tīrības prasības nav īpaši augstas, piemēram, maza mēroga rūpnieciskajā ražošanā vai dažos palīgprocesos. Pārtikas iepakošanas nozarē slāpekli, kas iegūts, atdalot membrānu, var izmantot pārtikas konservēšanai un pārtikas oksidēšanās un bojāšanās novēršanai.

2. Ķīmiskās sintēzes metode
1. Ūdeņraža sintēze
- Rūpniecībā ir daudz ķīmiskās sintēzes metožu ūdeņraža iegūšanai. Starp tiem ūdens-gāzes maiņas reakcija ir izplatīta metode. Izmantojot ogles vai dabasgāzi kā izejvielu, vispirms reaģē oglekļa monoksīds un ūdeņradis, lai radītu (piemēram, dabasgāzes tvaika reformēšanas reakcija: \(CH_4 + H_2O→CO+ 3H). _2\)), un pēc tam tiek izmantota ūdens-gāzes maiņas reakcija \(CO + H_2O→CO_2+ H_2\), lai vēl vairāk palielinātu ūdeņraža līmeni. ražošanu. Ūdeņradim ir plašs pielietojumu klāsts naftas ķīmijas, elektronikas uc jomās. Piemēram, naftas pārstrādes procesā ūdeņradi izmanto hidrogenēšanas rafinēšanas reakcijās, lai noņemtu piemaisījumus naftas produktos.
2. Amonjaka sintēze
- Amonjaks tiek sintezēts Hābera-Boša procesā. Slāpeklis un ūdeņradis reaģē augstā temperatūrā (apmēram 400-500 grādi), augstā spiedienā (150-300 atmosfēras) un katalizatorā (parasti dzelzs katalizatorā), veidojot amonjaku. Reakcijas vienādojums ir \(N_2+3H_2⇌2NH_3\). Amonjaku galvenokārt izmanto mēslošanas līdzekļu ražošanā, un tas ir svarīga izejviela slāpekļa mēslošanas līdzekļiem. Turklāt amonjakam ir arī daudz pielietojumu ķīmiskajā un farmācijas rūpniecībā, piemēram, ķīmisko produktu, piemēram, slāpekļskābes, ražošanā.

III. Elektrolīze
1. Ūdens elektrolīze, lai iegūtu ūdeņradi un skābekli
- Ūdens elektrolīze ir ūdens sadalīšanās ūdeņradī un skābeklī līdzstrāvas iedarbībā. Elektrolītiskajā šūnā kā elektrolītu izmanto ūdeni, un elektrodi parasti ir izgatavoti no dārgmetāliem (piemēram, platīna) vai grafīta. Reakcijas vienādojums ir \(2H_2O→2H_2↑+O_2↑\). Ar šo metodi iegūtais ūdeņradis ir ar augstu tīrības pakāpi, sasniedzot vairāk nekā 99,9%. Lai gan ūdeņraža ražošanas izmaksas ar ūdens elektrolīzi ir salīdzinoši augstas, tai ir neaizvietojama loma dažās īpašās pielietojuma jomās, kurās nepieciešama ārkārtīgi augsta ūdeņraža tīrība, piemēram, elektronikas rūpniecībā, kurināmā elementos utt. Tajā pašā laikā ūdeņraža ražotais skābeklis elektrolīzi var izmantot arī dažos īpašos rūpnieciskos procesos vai medicīniskos nolūkos.