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氙氣的制備需要特大型空氣分離設(shè)備,目前國(guó)產(chǎn)氙氣生產(chǎn)缺口較大,市場(chǎng)上氙氣一部分來自國(guó)內(nèi)大型氣體企業(yè)生產(chǎn)和其它國(guó)家氙氣進(jìn)口來滿足需求。
提取稀有氣體的原料是空氣、天然氣和氨合成過程的尾氣。空氣是制取稀有氣體的主要原料,通過液態(tài)空氣分級(jí)蒸餾,可得稀有氣體混合物,再用活性炭低溫選擇吸附法,就可以將稀有氣體分離開來。稀有氣體在這些原料中濃度很小,從分離的角度來看:
1.分離單位量的稀有氣體所需的可逆功,即理論最小功與工業(yè)上實(shí)際分離功相比差距是相當(dāng)大的.
2.實(shí)際分離功比可逆功高得多,它隨著要提取的各組分初始濃度的下降相當(dāng)迅速地增大,原因是大量的其它組分必須一起處理,消耗很大。由于能耗方面的原因,又由于初始濃度很小時(shí),單位產(chǎn)品設(shè)備投資很高,所以稀有氣體總是作為空分裝置及氨合成過程尾氣分離裝置的“副產(chǎn)品”提取的。在這類裝置中,稀有氣體在主要產(chǎn)品分離過程中就已經(jīng)被增濃了。
空氣中氖、氦氣的沸點(diǎn)比氮低,反屬有鈣、氙的沸點(diǎn)比氧要高;而氬的沸點(diǎn)介于氧和氮之間并靠近氧的沸點(diǎn)。
空氣加壓到約0.56Mpa后,經(jīng)切換式換熱器冷卻到大約露點(diǎn)溫度,同時(shí)除去水分、二氧化碳和高沸點(diǎn)的烴類,然后進(jìn)入下塔。在精鎦塔中,氬、氖、氦、氪、氙由于和氧、氮的沸點(diǎn)不同,匯集在塔內(nèi)不同的曾位。
由于氪、氙的沸點(diǎn)最高,空氣進(jìn)入下塔后,氪、氙被冷凝在下塔的液空中,并隨著液空進(jìn)入上塔,然后匯集在上塔底部的液氧和氣氧中。
各行各業(yè)對(duì)氧氣、氮?dú)狻鍤狻?a href="http://yjdalao.cn/xianqi.shtml" target="_blank">氙氣、氖氣等氣體的需求急增,用量越來越大,也就促使空分設(shè)備(制氧機(jī))越造越大。現(xiàn)國(guó)外空分設(shè)備特點(diǎn)是:巨型化、填料塔、無氫制氬、內(nèi)壓縮、氣液并產(chǎn)、高自動(dòng)化、高可靠、低能耗、長(zhǎng)周期等。
國(guó)際上氙氣進(jìn)口廠家投運(yùn)的最大空分設(shè)備是:法國(guó)液化空氣公司3200t/dO2(2002年3月已拿到3550t/dO2的訂單);美國(guó)空氣制品與化學(xué)品公司的3100t/dO2;德國(guó)林德公司的335000m3/hN2(一處4臺(tái));美國(guó)普萊克斯實(shí)用氣體有限公司的1700t/dO2;英國(guó)氧氣公司的2400t/dO2;德國(guó)梅塞爾集團(tuán)的1700t/dO2;俄羅斯深冷機(jī)械公司(前蘇聯(lián))的70000m3/hO2等。投運(yùn)的最大制氧站是南非煤-油-氣公司,>100萬m3/hO2;最大制氮站是墨西哥坎塔雷爾,134萬m3/hN2。現(xiàn)國(guó)外大型空分設(shè)備,氧提取率>99%(達(dá)到99.8%),氬提取率(膨脹空氣進(jìn)下塔)可達(dá)92%~94%,能耗<0.565kWh/m3O2(包括壓氧,<3Mpa)。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)空分設(shè)備制造業(yè)從1999年下半年開始,走出低谷,三年來行業(yè)形勢(shì)一直趨好,鋼鐵、石化、化肥等工業(yè)均競(jìng)上新的大型空分設(shè)備。
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