气体分离装置的工艺设计

① 气体分离设备都有哪些系统组成

气体分离设备，将气体液化、精馏、最终分离成为氧、氮和其他有用气体的设备。气体分离设备是由多种机械和设备组成的成套设备，常按空气压力来分类。常用的有高压、中压和低压3种。
气体分离设备主要系统组成：
低压气体分离设备由空气压缩系统、杂质净化和换热系统、制冷系统和液化精馏4个主要系统组成。相应的机械设备有空气透平压缩机、空气冷却塔、透平膨胀机和分馏塔等。
低压气体分离设备的工作原理建立在液化循环和精馏理论基础上进入的空气先经空气过滤器，而后由透平压缩机空气冷却塔压缩和冷却到压力为0.5兆帕、温度为303K左右,再进入切换式换热器(E1、E2)两换热器能清除空气中的水和二氧化碳,并进行热交换,把空气冷却到接近液化温度(101K)后送入下塔，从下塔抽出一部分空气送到换热器(E2)加热。加热的空气与下塔来的少量冷空气汇合后进入透平膨胀机绝热膨胀，产生需要的冷量，然后被送往上塔精馏。余下的空气在下塔初步精馏。
在底部得到含氧38%的液化空气，在下塔的顶部得到含氮99.99%的纯液氮，在中部获得含氮约95%的污液氮。液化空气、纯液氮、污液氮分别从下塔抽出通过节流阀减压到约0.05兆帕，送入上塔作回流液，在此进行第二次深低温精馏,在上塔底部得到含氧99.6～99.8%的高纯度氧气，流经换热器(E4、E2、E1)与空气进行热交换，升温到大气温度后排出塔外。在上塔顶部获得含氮99.999%的高纯度氮气，在上塔中部得到含氮约96%的污氮，均经换热器(E3、E4、E2、E1)复热到大气温度后排出装置。

② 高中常见气体的实验室和工业制法 请分开写 最好有装置图片

1．氢气
（1）工业制法：
①水煤气法：（高温条件下还原水蒸气）
单质+化合物化合物+单质： C+H2O(g) = CO+H2 ；
化合物+化合物化合物+单质：CO+ H2O(g) =CO2+H2
②氯碱工业的副产物：（电解饱和食盐水）
溶液A+B+C ：2NaCl+2H2O=NaOH +H2↑+ Cl2↑,
（2）实验室制法：
①金属与非氧化性强酸的置换反应：
单质+化合物化合物+单质：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
②金属与强碱溶液的置换反应：
单质+化合物化合物+单质：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,
2．乙烯
（1）工业制法：
石油裂解制乙烯：高碳烷烃低碳烷烃+低碳烯烃：
C4H10=C2H6+C2H4 ；C8H18=C6H14+C2H4
（2）实验室制法：
乙醇的消去反应： CH3CH2OH = CH2=CH2 ↑+H2O
3．乙炔
（1）工业制法：
煤干馏得到焦炭，煅烧石灰石得到生石灰，在高温电弧炉中生石灰和焦炭反应生成电石和一氧化碳，电石和饱和食盐水反应生成熟石灰和乙炔。
3C+CaO = CaC2+CO↑ ；CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2 ↑
（2）实验室制法：电石水解法：CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2 ↑
4．一氧化碳
（1）工业制法：
①水煤气法：（高温条件下还原水蒸气）
单质+化合物化合物+单质： C+H2O(g)=CO+H2 ；
②焦炭还原二氧化硅（工业制备粗硅的副产物）：2C+SiO2=Si+2CO↑
③工业制备电石的副产物：3C+CaO = CaC2+CO↑ ；
（2）实验室制法：
①草酸分解法：H2C2O4 = CO↑ +CO2 ↑+H2O ；混合气体通过碱石灰得到一氧化碳。

②甲酸分解法：HCOOH = CO↑ +H2O
5．二氧化碳
（1）工业制法：
①高温分解，煅烧大理石：CaCO3=CaO+CO2 ↑
②玻璃工业副产物:SiO2+Na2CO3=Na2SiO3+CO2 ↑；SiO2+CaCO3=CaSiO3+CO2 ↑
③联碱工业小苏打制纯碱的副产物：2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2 ↑
（2）实验室制法：
复分解反应：碳酸钙与盐酸的反应：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑
6．氨气
（1）工业制法
化合反应：合成氨工业N2+3H2 = 2NH3
（2）实验室制法
①氯化铵和消石灰混合受热分解制备氨气： 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3 ↑+2H2O
②浓氨水滴入到生石灰(烧碱或碱石灰)表面快速产生氨气。
7．一氧化氮
（1）工业制法
①氨气催化氧化制备一氧化氮（硝酸工业的第一步反应）：4NH3+5O2=4NO+6H2O
②二氧化氮溶于水制硝酸的副产物：3NO2+H2O=2HNO3+NO
（2）实验室制法
铜和稀硝酸反应制备一氧化氮：3Cu+8 HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
8．二氧化氮
（1）工业制法
一氧化氮氧化制二氧化氮：（硝酸工业的第二步反应）：2NO+O2=2NO2
（2）实验室制法
铜和浓硝酸反应制备二氧化氮：Cu+4 HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
9．氧气
（1）工业制法：
①分离液态空气
②电解氧化铝得到副产物氧气：2Al2O3=4Al+3O2 ↑
③冶炼金属汞、银时得到副产物氧气：2HgO=2Hg+O2↑；2Ag2O=4Ag+O2↑
（2）实验室制法
①高锰酸钾受热分解：2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑
②双氧水催化分解：2H2O2=2H2O+O2↑
10．二氧化硫
（1）工业制法
①高温煅烧硫铁矿得到二氧化硫：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2
②火法炼铜得到副产物二氧化硫：Cu2S+O2=2Cu+SO2
③燃烧硫磺得到二氧化硫：S+O2=SO2
（2）实验室制法
①在加热条件下铜还原浓硫酸：Cu+2H2SO4(浓) =CuSO4+SO2↑+2H2O
②亚硫酸钠和硫酸发生复分解反应：Na2SO3+ H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2 ↑
11．氯气
（1）工业制法
①电解饱和食盐水得到烧碱、氢气和氯气：2NaCl+2H2O=2NaOH +H2↑+ Cl2↑
②冶炼钠时得到钠和氯气：2NaCl（熔融）=2Na + Cl2↑
③冶炼镁时得到镁和氯气：MgCl2=Mg + Cl2↑
（2）实验室制法
①常温氧化浓盐酸：2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
②加热氧化浓盐酸：MnO2+4HCl(浓)= MnCl2+Cl2↑+2H2O
12．氯化氢
（1）工业制法
氢气在氯气中燃烧产生氯化氢：H2+Cl2=2HCl
（2）实验室制法
①复分解反应制备氯化氢气体：2NaCl+H2SO4(浓)= Na2SO4+2HCl ↑
②浓硫酸滴入到浓盐酸中快速制备氯化氢气体。

③ 工业中常用气体分离方法和原理

常用工业气体包括氧气、氮气、氩气、二氧化碳、液氨、液氯、乙炔气、氢气等。工业气体的生产方法较多，现择要简介一些常见的生产方法。

一、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永久气体充装站。液氮、液氩也采用此法储存、运输。

二、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5A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%。

三、氩气

氩气是大气中含量最多的惰性气体，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。

四、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。

五、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。

六、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氯化氢，使之氧化而转化为氯气。

七、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。丙酮作为一种极好的溶剂，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炸性能。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炸的传播。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。

八、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”的最主要生产方法。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。

④ 设计生物产品的分离工艺应考虑哪些因素

1.产物本身的性质

2.是胞内产物还是胞外产物

3.原料中产物和主要杂质浓度

4.产物和主要杂质的理化特性及差异

5.产品用途和质量标准

6.产品的市场价格

7.​废液的处理方法

⑤ 废气处理有哪些工艺

您好，很高兴为您解答：

VOCs技术作为废气处理工艺之一大体可分成回收技术和摧毁技术，而仔细区分的话可以分成以下八大类技术：

燃烧技术

近些年来科学研究较为普遍的一种VOCs解决技术是燃烧毁坏法，十分适用浓度较低的VOCs，关键分成直接燃烧和催化燃烧两类。

光催化技术

光催化氧化法是运用催化剂的光催化活性，使粘附在其表层的VOCs造成氧化还原反应，结果转化为CO2,H20及无机小分子物质。

臭氧分解技术

臭氧分解技术是运用特别制作的高能高臭氧UV紫外线光束直射VOCs气体，使VOCs气体分子链裂解降解转变成低分子化合物，再运用臭氧开展氧化反应，使其变为CO2、H2O等。

等离子体技术

低温等离子体技术又被称为非平衡等离子体技术，是在外加电场的功效下，运用介质放电造成大批量的高能粒子，高能粒子与有机污染物分子造成一连串繁杂的等离子体物理一化学反应，因此将有机污染物降解为无毒无害物质。

假如选用单一化的解决技术一般没法做到净化处理规定，所以必须协同几类技术来选择，如此才可以控制成本来提高工作效率。

⑥ 混合烷烃分离装置工艺设计课题怎么提出

混合烷烃分离装置工艺设计课题怎么提出
利用两种物质的沸点不同进行分离。将两者的混合物加热至适合温度，将得到的气体收集冷却，分离完成。

烯烃的物理性质可以与烷烃对比。物理状态决定于分子质量。标况或常温下，简单的烯烃中，乙烯、丙烯和丁烯是气体，含有5至18个碳原子的直链烯烃是液体，更高级的烯烃则是蜡状固体。标况或常温下，C2～C4烯烃为气体；C5～C18为易挥发液体；C19以上固体。在正构烯烃中，随着相对分子质量的增加，沸点升高。同碳数正构烯烃的沸点比带支链的烯烃沸点高。相同碳架的烯烃，双键由链端移向链中间，沸点，熔点都有所增加。
反式烯烃的沸点比顺式烯烃的沸点低，而熔点高，这是因反式异构体[1] 极性小，对称性好。与相应的烷烃相比，烯的沸点、折射率，水中溶解度，相对密度等都比烷的略小些。其密度比水小。

烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加，呈现规律性的变化。
在室温下，含有1～4个碳原子的烷烃为气体；常温下，含有5～10个碳原子的烷烃为液体；含有10～16个碳原子的烷烃可以为固体，也可以为液体；含有17个碳原子以上的正烷烃为固体，但直至含有60个碳原子的正烷烃（熔点99℃），其熔点(melting point)都不超过100℃。低沸点(boiling point)的烷烃为无色液体，有特殊气味；高沸点烷烃为黏稠油状液体，无味。烷烃为非极性分子(non-polar molecule)，偶极矩(dipole moment)为零，但分子中电荷的分配不是很均匀的，在运动中可以产生瞬时偶极矩，瞬时偶极矩间有相互作用力（色散力）。此外分子间还有范德华力，这些分子间的作用力比化学键的小一二个数量级，克服这些作用力所需能量也较低，因此一般有机化合物的熔点、沸点很少超过300℃。

⑦ 气体分离设备的发展历史

气体分离设备的发展，是从1903年德国制成第一台商品制氧机开始的，随后又 出现了其他原料气的分离设备。1921年，美国建立第一家商业性回收氦并液化天然气的工厂。这些原料气组分多变、不稳定（特别是在低温带压力下），物性计算复杂，给设计带来困难，故很长时期都是当作燃料烧掉。直到30年代，焦炉气和水煤气的分离设备出现，才满足了化肥工业的需要。60年代，美国采用带液的透平膨胀机，制成了天然气深低温法回收轻烃的设备，使丙烷和乙烷的提取率达到80%，降低了化工原料的制造成本。由于能耗低、设备少、投资低、经济效益高等优点，气体分离技术得到迅速发展。
气体分离原理 分离的基本原理是：将经过净化的带压或加压的原料气逐级冷却至各分离组分的冷凝温度进行分凝(单级或逐级冷凝);或使原料气加压、冷却、液化、再精馏进行分离。常用的气体冷凝温度(在101.325千帕压力下)见表1。