jak se vyrábějí průmyslové plyny

1. Suroviny pro výrobu technických plynů
- Suroviny pro výrobu technických plynů pocházejí z celé řady zdrojů. Mnoho průmyslových plynů lze získat ze vzduchu, jako je kyslík, dusík a argon. Vzduch je přírodní zásobárna surovin, z nichž dusík tvoří asi 78 %, kyslík asi 21 % a argon asi 0,93 %. Tyto plyny lze získat separací vzduchu pomocí technických operací.
- Některé průmyslové plyny navíc pocházejí také z reakce chemických látek. Například vodík lze vyrobit elektrolýzou vody, kde se voda (\(H_2O\)) rozloží na vodík (\(H_2\)) a kyslík (\(O{{ 3}}\)) při použití elektřiny. Existuje také plynný oxid uhličitý, který lze shromáždit z odpadního plynu v procesu chemické výroby nebo získat kalcinací vápence (\(CaCO_3\)), přičemž chemický vzorec je \(CaCO_3 \stackrel{温度}{=\!=\!=} CaO+CO_2↑\).

2. Běžné způsoby výroby technických plynů
1. Výroba kyslíku
- Nejběžnější metodou je separace vzduchu. Nejprve vzduch stlačit a zchladit, aby se zkapalnil. Poté použijte pro frakcionaci různé body varu plynů, jako je kyslík a dusík. Bod varu kyslíku je -183 stupeň a bod varu dusíku je -196 stupeň. Postupným zvyšováním teploty se nejprve odpaří dusík a zbytek je především kapalný kyslík. Tato metoda může vyrábět kyslík ve velkém měřítku, aby vyhovovala potřebám mnoha aspektů, jako je průmysl a medicína.
- Kyslík lze vyrábět i chemickými metodami. Například peroxid vodíku (\(H_2O_2\)) se pod katalytickým působením oxidu manganičitého (\(MnO_2\)) rozkládá na kyslík a vodu. chemická rovnice je \(2H_2O_2\stackrel{MnO_2}{=\!=\!=}2H{{12} }O + O_2↑\). Tato chemická metoda je však relativně vhodná pro výrobu kyslíku v malém měřítku a je široce používána v laboratořích a jiných scénářích.
2. Produkce dusíku
- Také na základě metody separace vzduchu se po zkapalnění vzduchu odděluje dusík destilací na základě charakteristiky, že bod varu dusíku je nižší než bod varu kyslíku. Čistota dusíku vyrobeného touto metodou může dosáhnout velmi vysoké úrovně, což může splnit aplikační scénáře s extrémně vysokými požadavky na čistotu dusíku v elektronickém průmyslu.
- V některých chemických výrobních procesech vzniká dusík také vedlejšími reakcemi. Například amoniak (\(NH_3\)) lze za určitých podmínek rozložit na dusík a vodík a reakční rovnice je \(2NH_3 \stackrel{určité podmínky}{{{4 }}\!=\!=} N_2+3H_2\), ale tato metoda není hlavní metodou výroby dusíku.
3. Výroba vodíku
- Důležitou metodou je zmíněná elektrolýza vody. Působením stejnosměrného proudu se voda rozkládá na vodík a kyslík. Vodík vyrobený touto metodou má vysokou čistotu, ale spotřeba energie je poměrně velká.
- Metoda reformování zemního plynu (hlavní složkou je metan\(CH_4\)) je také široce používána v průmyslu k výrobě vodíku. Metan reaguje s vodní párou za vysoké teploty a katalyzátoru a chemická rovnice je \(CH_4 + H_2O\stackrel{vysoká teplota, katalyzátor}{=\!{{5 }}\!=}CO+3H_2\). Po řadě kroků čištění a separace se získá čistý vodík.

3. Kontrola kvality ve výrobě průmyslových plynů
- Kontrola kvality je klíčová v procesu výroby průmyslových plynů. V první řadě musí být suroviny přísně testovány, aby čistota a kvalita surovin odpovídala požadavkům. Například, když se vzduch odděluje za účelem výroby kyslíku a dusíku, pokud je ve vzduchu příliš mnoho nečistot, bude ovlivněna čistota konečného produktu.
- Ve výrobním procesu musí být přesně řízeny reakční podmínky. Například, když se vodík vyrábí chemickými metodami, je třeba přesně kontrolovat faktory, jako je teplota, tlak a použití katalyzátorů, aby byla zajištěna účinnost reakce a čistota produktu. Současně musí být výrobní zařízení také pravidelně udržováno a kontrolováno, aby se zabránilo stárnutí zařízení, netěsnostem a dalším problémům ovlivňujícím kvalitu plynu. Po vyrobení produktu je vyžadováno přísné testování kvality. Testované položky zahrnují čistotu plynu, obsah nečistot atd. Pouze průmyslové plyny, které splňují normy kvality, mohou vstoupit na trh pro prodej a aplikaci.