氣體分離裝置的工藝設計

① 氣體分離設備都有哪些系統組成

氣體分離設備，將氣體液化、精餾、最終分離成為氧、氮和其他有用氣體的設備。氣體分離設備是由多種機械和設備組成的成套設備，常按空氣壓力來分類。常用的有高壓、中壓和低壓3種。
氣體分離設備主要系統組成：
低壓氣體分離設備由空氣壓縮系統、雜質凈化和換熱系統、製冷系統和液化精餾4個主要系統組成。相應的機械設備有空氣透平壓縮機、空氣冷卻塔、透平膨脹機和分餾塔等。
低壓氣體分離設備的工作原理建立在液化循環和精餾理論基礎上進入的空氣先經空氣過濾器，而後由透平壓縮機空氣冷卻塔壓縮和冷卻到壓力為0.5兆帕、溫度為303K左右,再進入切換式換熱器(E1、E2)兩換熱器能清除空氣中的水和二氧化碳,並進行熱交換,把空氣冷卻到接近液化溫度(101K)後送入下塔，從下塔抽出一部分空氣送到換熱器(E2)加熱。加熱的空氣與下塔來的少量冷空氣匯合後進入透平膨脹機絕熱膨脹，產生需要的冷量，然後被送往上塔精餾。餘下的空氣在下塔初步精餾。
在底部得到含氧38%的液化空氣，在下塔的頂部得到含氮99.99%的純液氮，在中部獲得含氮約95%的污液氮。液化空氣、純液氮、污液氮分別從下塔抽出通過節流閥減壓到約0.05兆帕，送入上塔作迴流液，在此進行第二次深低溫精餾,在上塔底部得到含氧99.6～99.8%的高純度氧氣，流經換熱器(E4、E2、E1)與空氣進行熱交換，升溫到大氣溫度後排出塔外。在上塔頂部獲得含氮99.999%的高純度氮氣，在上塔中部得到含氮約96%的污氮，均經換熱器(E3、E4、E2、E1)復熱到大氣溫度後排出裝置。

② 高中常見氣體的實驗室和工業製法 請分開寫 最好有裝置圖片

1．氫氣
（1）工業製法：
①水煤氣法：（高溫條件下還原水蒸氣）
單質+化合物化合物+單質： C+H2O(g) = CO+H2 ；
化合物+化合物化合物+單質：CO+ H2O(g) =CO2+H2
②氯鹼工業的副產物：（電解飽和食鹽水）
溶液A+B+C ：2NaCl+2H2O=NaOH +H2↑+ Cl2↑,
（2）實驗室製法：
①金屬與非氧化性強酸的置換反應：
單質+化合物化合物+單質：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
②金屬與強鹼溶液的置換反應：
單質+化合物化合物+單質：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,
2．乙烯
（1）工業製法：
石油裂解制乙烯：高碳烷烴低碳烷烴+低碳烯烴：
C4H10=C2H6+C2H4 ；C8H18=C6H14+C2H4
（2）實驗室製法：
乙醇的消去反應： CH3CH2OH = CH2=CH2 ↑+H2O
3．乙炔
（1）工業製法：
煤干餾得到焦炭，煅燒石灰石得到生石灰，在高溫電弧爐中生石灰和焦炭反應生成電石和一氧化碳，電石和飽和食鹽水反應生成熟石灰和乙炔。
3C+CaO = CaC2+CO↑ ；CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2 ↑
（2）實驗室製法：電石水解法：CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2 ↑
4．一氧化碳
（1）工業製法：
①水煤氣法：（高溫條件下還原水蒸氣）
單質+化合物化合物+單質： C+H2O(g)=CO+H2 ；
②焦炭還原二氧化硅（工業制備粗硅的副產物）：2C+SiO2=Si+2CO↑
③工業制備電石的副產物：3C+CaO = CaC2+CO↑ ；
（2）實驗室製法：
①草酸分解法：H2C2O4 = CO↑ +CO2 ↑+H2O ；混合氣體通過鹼石灰得到一氧化碳。

②甲酸分解法：HCOOH = CO↑ +H2O
5．二氧化碳
（1）工業製法：
①高溫分解，煅燒大理石：CaCO3=CaO+CO2 ↑
②玻璃工業副產物:SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2 ↑；SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2 ↑
③聯鹼工業小蘇打制純鹼的副產物：2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2 ↑
（2）實驗室製法：
復分解反應：碳酸鈣與鹽酸的反應：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
6．氨氣
（1）工業製法
化合反應：合成氨工業N2+3H2 = 2NH3
（2）實驗室製法
①氯化銨和消石灰混合受熱分解制備氨氣： 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3 ↑+2H2O
②濃氨水滴入到生石灰(燒鹼或鹼石灰)表面快速產生氨氣。
7．一氧化氮
（1）工業製法
①氨氣催化氧化制備一氧化氮（硝酸工業的第一步反應）：4NH3+5O2=4NO+6H2O
②二氧化氮溶於水制硝酸的副產物：3NO2+H2O=2HNO3+NO
（2）實驗室製法
銅和稀硝酸反應制備一氧化氮：3Cu+8 HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
8．二氧化氮
（1）工業製法
一氧化氮氧化制二氧化氮：（硝酸工業的第二步反應）：2NO+O2=2NO2
（2）實驗室製法
銅和濃硝酸反應制備二氧化氮：Cu+4 HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
9．氧氣
（1）工業製法：
①分離液態空氣
②電解氧化鋁得到副產物氧氣：2Al2O3=4Al+3O2 ↑
③冶煉金屬汞、銀時得到副產物氧氣：2HgO=2Hg+O2↑；2Ag2O=4Ag+O2↑
（2）實驗室製法
①高錳酸鉀受熱分解：2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑
②雙氧水催化分解：2H2O2=2H2O+O2↑
10．二氧化硫
（1）工業製法
①高溫煅燒硫鐵礦得到二氧化硫：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2
②火法煉銅得到副產物二氧化硫：Cu2S+O2=2Cu+SO2
③燃燒硫磺得到二氧化硫：S+O2=SO2
（2）實驗室製法
①在加熱條件下銅還原濃硫酸：Cu+2H2SO4(濃) =CuSO4+SO2↑+2H2O
②亞硫酸鈉和硫酸發生復分解反應：Na2SO3+ H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2 ↑
11．氯氣
（1）工業製法
①電解飽和食鹽水得到燒鹼、氫氣和氯氣：2NaCl+2H2O=2NaOH +H2↑+ Cl2↑
②冶煉鈉時得到鈉和氯氣：2NaCl（熔融）=2Na + Cl2↑
③冶煉鎂時得到鎂和氯氣：MgCl2=Mg + Cl2↑
（2）實驗室製法
①常溫氧化濃鹽酸：2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②加熱氧化濃鹽酸：MnO2+4HCl(濃)= MnCl2+Cl2↑+2H2O
12．氯化氫
（1）工業製法
氫氣在氯氣中燃燒產生氯化氫：H2+Cl2=2HCl
（2）實驗室製法
①復分解反應制備氯化氫氣體：2NaCl+H2SO4(濃)= Na2SO4+2HCl ↑
②濃硫酸滴入到濃鹽酸中快速制備氯化氫氣體。

③ 工業中常用氣體分離方法和原理

常用工業氣體包括氧氣、氮氣、氬氣、二氧化碳、液氨、液氯、乙炔氣、氫氣等。工業氣體的生產方法較多，現擇要簡介一些常見的生產方法。

一、氧氣

工業氧氣的生產方法主要有空氣液化分離精餾法( 簡稱空分法)、水電解法和變壓吸附法等。 空分法生產氧氣的工藝流程大體是：吸收空氣→二氧化碳吸收塔→壓縮機→冷卻器→乾燥器→冷凍機→液化分離器→油分離器→氣體儲槽→氧氣壓縮機→氣體充裝。其基本原理是將空氣液化後，利用空氣中各組份沸點的不同在液化分離器進行分離精餾，製取氧氣。大型制氧機組的研究開發投用，使得制氧能耗不斷降低，並易於同時生產多種空分產品(如氮氣、 氬氣及其它惰性氣體等)。為了便於儲存和運輸， 經液化分離器分離後的液氧，用泵輸入低溫液體儲槽，再經槽車運至各深冷液化永久氣體充裝站。液氮、液氬也採用此法儲存、運輸。

二、氮氣

工業氮氣的主要生產方法有空分法、變壓吸附法、膜分離法和燃燒法等。

空分法製取的氮氣純度高，能耗低。變壓吸附法制氮技術是採用5A碳分子篩對空氣中的組份進行選擇性吸附，將氧、氮分離製取氮氣，氮氣產品壓力高、能耗低，產品純度能達到國家標准要求：工業氮≥98.5%，純氮≥99.95%。

三、氬氣

氬氣是大氣中含量最多的惰性氣體，其製取方法主要有空分法。在制氧工藝中，將沸點為-185.9℃左右的餾分從液化分離器中分出即得液氬。

四、二氧化碳

二氧化碳的製取方法主要有：生產石灰副產二氧化碳，釀酒發酵過程副產二氧化碳，重油、焦炭等燃燒產生二氧化碳，合成氨工業副產品二氧化碳等。目前，合成氨工業的原料大都為燃氣、煉廠氣、焦爐氣和煤，其主要成份都是由不同氫碳比的烴類和元素碳構成，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。

五、氨氣

氨的製取方法主要採用直接合成法。合成氨工藝流程是：在水煤氣發生爐中往紅熱的焦炭上吹入空氣和水蒸氣，先得到氮氣、氫氣混合氣體，然後用洗滌熱交換、凝縮二氧化碳和吸收二氧化碳等生產工序制備原料氣體。精製的混合氣體經過過濾器、冷卻器、氨分離器以及加熱器送至合成反應器經分離器分離出液氨。

六、氯氣

工業上用的氯氣主要製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取得。利用空氣或氧氣可催化有機合成工業的副產品氯化氫，使之氧化而轉化為氯氣。

七、乙炔氣

乙炔的製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，產品純度高，但能耗較大。大多數溶解乙炔生產採用此法。根據乙炔的溶解特性，將乙炔氣壓縮充入溶劑中，並被儲存在充滿多孔填料的鋼瓶內。丙酮作為一種極好的溶劑，在鋼瓶內被填料吸附用於溶解和釋放乙炔，它的作用是增大鋼瓶的有效容積和降低乙炔氣的爆炸性能。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炸的傳播。推廣使用溶解乙炔氣瓶，既方便使用和提高工效，又改善環境，節約電石消耗，但應保證鋼瓶內多孔填料不受損傷或污染，丙酮溶劑的充裝量應滿足乙炔氣充裝所需要，這樣才能保證安全可靠。溶解乙炔生產充裝工藝流程是：粗乙炔氣發生後經過化學凈化，去除硫、磷等雜質，再經壓縮和乾燥，充裝進入溶解乙炔氣瓶內。

八、氫氣

工業氫氣的生產方法主要有：礦物燃燒轉化制氫、水電解制氫、通過半水煤氣法製得氫。水電解制氫方法技術可靠、操作簡單、維護方便、不產生污染、制氫純度高，唯其電能消耗大，成本較高，生產發展受一定製約，主要供應氫氣純度要求高且用量不太大的用戶使用。但隨著新技術的應用，促進了水電解技術的改進，使水電解制氫技術的成本不斷降低，電耗不斷下降，有望成為「清潔能源」的最主要生產方法。目前，正在研究開發的制氫方法有：電化學分解水製取氫氣，光催化作用製取氫氣等。

④ 設計生物產品的分離工藝應考慮哪些因素

1.產物本身的性質

2.是胞內產物還是胞外產物

3.原料中產物和主要雜質濃度

4.產物和主要雜質的理化特性及差異

5.產品用途和質量標准

6.產品的市場價格

7.​廢液的處理方法

⑤ 廢氣處理有哪些工藝

您好，很高興為您解答：

VOCs技術作為廢氣處理工藝之一大體可分成回收技術和摧毀技術，而仔細區分的話可以分成以下八大類技術：

燃燒技術

近些年來科學研究較為普遍的一種VOCs解決技術是燃燒毀壞法，十分適用濃度較低的VOCs，關鍵分成直接燃燒和催化燃燒兩類。

光催化技術

光催化氧化法是運用催化劑的光催化活性，使粘附在其表層的VOCs造成氧化還原反應，結果轉化為CO2,H20及無機小分子物質。

臭氧分解技術

臭氧分解技術是運用特別製作的高能高臭氧UV紫外線光束直射VOCs氣體，使VOCs氣體分子鏈裂解降解轉變成低分子化合物，再運用臭氧開展氧化反應，使其變為CO2、H2O等。

等離子體技術

低溫等離子體技術又被稱為非平衡等離子體技術，是在外加電場的功效下，運用介質放電造成大批量的高能粒子，高能粒子與有機污染物分子造成一連串繁雜的等離子體物理一化學反應，因此將有機污染物降解為無毒無害物質。

假如選用單一化的解決技術一般沒法做到凈化處理規定，所以必須協同幾類技術來選擇，如此才可以控製成本來提高工作效率。

⑥ 混合烷烴分離裝置工藝設計課題怎麼提出

混合烷烴分離裝置工藝設計課題怎麼提出
利用兩種物質的沸點不同進行分離。將兩者的混合物加熱至適合溫度，將得到的氣體收集冷卻，分離完成。

烯烴的物理性質可以與烷烴對比。物理狀態決定於分子質量。標況或常溫下，簡單的烯烴中，乙烯、丙烯和丁烯是氣體，含有5至18個碳原子的直鏈烯烴是液體，更高級的烯烴則是蠟狀固體。標況或常溫下，C2～C4烯烴為氣體；C5～C18為易揮發液體；C19以上固體。在正構烯烴中，隨著相對分子質量的增加，沸點升高。同碳數正構烯烴的沸點比帶支鏈的烯烴沸點高。相同碳架的烯烴，雙鍵由鏈端移向鏈中間，沸點，熔點都有所增加。
反式烯烴的沸點比順式烯烴的沸點低，而熔點高，這是因反式異構體[1] 極性小，對稱性好。與相應的烷烴相比，烯的沸點、折射率，水中溶解度，相對密度等都比烷的略小些。其密度比水小。

烷烴的物理性質隨分子中碳原子數的增加，呈現規律性的變化。
在室溫下，含有1～4個碳原子的烷烴為氣體；常溫下，含有5～10個碳原子的烷烴為液體；含有10～16個碳原子的烷烴可以為固體，也可以為液體；含有17個碳原子以上的正烷烴為固體，但直至含有60個碳原子的正烷烴（熔點99℃），其熔點(melting point)都不超過100℃。低沸點(boiling point)的烷烴為無色液體，有特殊氣味；高沸點烷烴為黏稠油狀液體，無味。烷烴為非極性分子(non-polar molecule)，偶極矩(dipole moment)為零，但分子中電荷的分配不是很均勻的，在運動中可以產生瞬時偶極矩，瞬時偶極矩間有相互作用力（色散力）。此外分子間還有范德華力，這些分子間的作用力比化學鍵的小一二個數量級，克服這些作用力所需能量也較低，因此一般有機化合物的熔點、沸點很少超過300℃。

⑦ 氣體分離設備的發展歷史

氣體分離設備的發展，是從1903年德國製成第一台商品制氧機開始的，隨後又 出現了其他原料氣的分離設備。1921年，美國建立第一家商業性回收氦並液化天然氣的工廠。這些原料氣組分多變、不穩定（特別是在低溫帶壓力下），物性計算復雜，給設計帶來困難，故很長時期都是當作燃料燒掉。直到30年代，焦爐氣和水煤氣的分離設備出現，才滿足了化肥工業的需要。60年代，美國採用帶液的透平膨脹機，製成了天然氣深低溫法回收輕烴的設備，使丙烷和乙烷的提取率達到80%，降低了化工原料的製造成本。由於能耗低、設備少、投資低、經濟效益高等優點，氣體分離技術得到迅速發展。
氣體分離原理 分離的基本原理是：將經過凈化的帶壓或加壓的原料氣逐級冷卻至各分離組分的冷凝溫度進行分凝(單級或逐級冷凝);或使原料氣加壓、冷卻、液化、再精餾進行分離。常用的氣體冷凝溫度(在101.325千帕壓力下)見表1。