Ipari gázok előállítási módjai

I. Levegőleválasztási módszer
1. Kriogén desztillációs módszer
- Ez az egyik leggyakrabban használt módszer az ipari gázok előállítására. Ez a levegőben lévő különböző gázkomponensek forráspontjainak különbségén alapul. Először a levegőt összenyomják, lehűtik és megtisztítják, hogy eltávolítsák a szennyeződéseket, például vizet, szén-dioxidot stb. Például a szén-dioxidot és a vizet molekulaszita adszorbeálják, majd a levegőt majdnem folyékony állapotba hűtik. Alacsony hőmérsékleten különböző gázok kezdenek szétválni, például a nitrogén, amely -195,8 fokon, és az oxigén, amely -183 fokon forr. A desztillálótoronyon keresztül a torony tetején a könnyebb nitrogén, a torony alján a nehezebb oxigén dúsítása történik. Ezzel a módszerrel nagy tisztaságú gázok, például oxigén, nitrogén és argon nagy mennyiségben állíthatók elő. Ezt a technológiát széles körben használják számos ipari területen, például az acél-, vegyiparban és más iparágakban, hogy biztosítsák számukra a szükséges ipari gázokat.
2. Membránleválasztási módszer
- A membránszeparációs módszer a speciális polimer membránok különböző gázok közötti permeabilitásának különbségét használja fel a gázok elválasztására. Amikor a levegő bizonyos nyomás alatt áthalad a membránmodulon, különböző gázok különböző sebességgel haladnak át a membránon. Például az oxigén gyorsabban hatol át a membránon, mint a nitrogén. Ennek a módszernek az előnyei az egyszerű működés és a kompakt berendezés. Az előállított gáz tisztasága azonban viszonylag alacsony, és általában olyan helyeken használják, ahol a gáz tisztasági követelményei nem különösebben magasak, mint például a kisipari termelés vagy egyes segédfolyamatok. Az élelmiszer-csomagolóiparban a membránszeparációval előállított nitrogén felhasználható az élelmiszerek tartósítására, valamint az élelmiszerek oxidációjának és minőségromlásának megelőzésére.

2. Kémiai szintézis módszer
1. Hidrogén szintézis
- Az iparban számos kémiai szintézis módszer létezik a hidrogén előállítására. Közülük a víz-gáz eltolódási reakció elterjedt módszer. Szén vagy földgáz nyersanyagként történő felhasználásával először szén-monoxidot és hidrogént reagáltatnak, így keletkezik (például földgáz gőzreformáló reakciója: \(CH_4 + H_2O→CO+ 3H) _2\)), majd a víz-gáz eltolódási reakciót \(CO + H_2O→CO_2+ H_2\) használják a hidrogén további növelésére. termelés. A hidrogént széles körben alkalmazzák a petrolkémia, az elektronika stb. területén. Például a kőolaj-finomítási folyamatban a hidrogént hidrogénezési finomítási reakciókhoz használják a kőolajtermékekben lévő szennyeződések eltávolítására.
2. Ammónia szintézise
- Az ammóniát a Haber-Bosch eljárással szintetizálják. A nitrogén és a hidrogén magas hőmérsékleten (körülbelül 400-500 fok), nagy nyomáson (150-300 atmoszféra) és egy katalizátor (általában vaskatalizátor) hatására ammóniát termelnek. A reakcióegyenlet: \(N_2+3H_2⇌2NH_3\). Az ammóniát főként műtrágyák előállításához használják, és a nitrogénműtrágyák fontos alapanyaga. Ezenkívül az ammóniának számos felhasználási területe van a vegyiparban és a gyógyszeriparban, például vegyi termékek, például salétromsav előállításában.

III. Elektrolízis
1. Víz elektrolízis hidrogén és oxigén előállítására
- A víz elektrolízis a víz hidrogénre és oxigénre történő bomlása egyenáram hatására. Az elektrolit cellában vizet használnak elektrolitként, az elektródák pedig általában nemesfémekből (például platinából) vagy grafitból készülnek. A reakcióegyenlet: \(2H_2O→2H_2↑+O_2↑\). Az ezzel a módszerrel előállított hidrogén nagy tisztaságú, eléri a 99,9%-ot. Bár a hidrogén vízelektrolízissel történő előállításának költsége viszonylag magas, pótolhatatlan szerepet játszik néhány olyan speciális alkalmazási területen, ahol rendkívül nagy hidrogéntisztaság szükséges, mint például az elektronikai ipar, az üzemanyagcellák stb. az elektrolízis egyes speciális ipari eljárásokban vagy gyógyászati ​​célokra is alkalmazható.