วิธีการผลิตก๊าซอุตสาหกรรม

I. วิธีการแยกอากาศ
1. วิธีการกลั่นแบบไครโอเจนิกส์
- นี่เป็นหนึ่งในวิธีที่ใช้กันมากที่สุดในการผลิตก๊าซอุตสาหกรรม ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของจุดเดือดของส่วนประกอบก๊าซต่างๆ ในอากาศ ขั้นแรก อากาศจะถูกบีบอัด ทำให้เย็นลง และบริสุทธิ์เพื่อขจัดสิ่งเจือปน เช่น น้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ ฯลฯ ตัวอย่างเช่น คาร์บอนไดออกไซด์และน้ำจะถูกดูดซับโดยตะแกรงโมเลกุล จากนั้นอากาศจะถูกทำให้เย็นลงจนมีสถานะเป็นของเหลว ที่อุณหภูมิต่ำ ก๊าซต่างๆ จะเริ่มแยกตัวออกไป เช่น ไนโตรเจน ซึ่งมีจุดเดือดที่ -195.8 องศา และออกซิเจน ซึ่งเดือดที่ -183 องศา ผ่านหอกลั่น ไนโตรเจนที่เบากว่าจะถูกเสริมสมรรถนะที่ด้านบนของหอ และออกซิเจนที่หนักกว่าจะถูกเสริมที่ด้านล่างของหอ วิธีนี้สามารถผลิตก๊าซที่มีความบริสุทธิ์สูง เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน และอาร์กอนได้ในปริมาณมาก เทคโนโลยีนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เหล็ก เคมี และอุตสาหกรรมอื่นๆ เพื่อให้ก๊าซอุตสาหกรรมที่จำเป็น
2. วิธีการแยกเมมเบรน
- วิธีการแยกเมมเบรนใช้ความแตกต่างในการซึมผ่านของเมมเบรนโพลีเมอร์พิเศษกับก๊าซต่างๆ เพื่อแยกก๊าซ เมื่ออากาศไหลผ่านโมดูลเมมเบรนภายใต้ความดันที่กำหนด ก๊าซต่างๆ จะผ่านเมมเบรนด้วยความเร็วที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนซึมผ่านเมมเบรนได้เร็วกว่าไนโตรเจน วิธีนี้มีข้อดีคือใช้งานง่ายและมีอุปกรณ์ขนาดกะทัดรัด อย่างไรก็ตาม ความบริสุทธิ์ของก๊าซที่ผลิตได้ค่อนข้างต่ำ และมักใช้ในสถานที่ที่ความต้องการความบริสุทธิ์ของก๊าซไม่สูงเป็นพิเศษ เช่น การผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดเล็กหรือกระบวนการเสริมบางอย่าง ในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์อาหาร ไนโตรเจนที่ผลิตโดยการแยกเมมเบรนสามารถนำมาใช้เพื่อถนอมอาหารและป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการเสื่อมสภาพของอาหารได้

2. วิธีการสังเคราะห์ทางเคมี
1. การสังเคราะห์ไฮโดรเจน
- ในอุตสาหกรรม มีวิธีการสังเคราะห์ทางเคมีมากมายสำหรับการผลิตไฮโดรเจน ปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงของก๊าซน้ำเป็นวิธีการทั่วไป การใช้ถ่านหินหรือก๊าซธรรมชาติเป็นวัตถุดิบ คาร์บอนมอนอกไซด์และไฮโดรเจนจะถูกทำปฏิกิริยาในขั้นแรก (เช่น ปฏิกิริยาการปฏิรูปไอน้ำของก๊าซธรรมชาติ: \(CH_4 + H_2O→CO+ 3H _2\)) จากนั้นจึงใช้ปฏิกิริยาการเปลี่ยนระหว่างก๊าซน้ำ \(CO + H_2O→CO_2+ H_2\) เพื่อเพิ่มไฮโดรเจนต่อไป การผลิต. ไฮโดรเจนมีการใช้งานที่หลากหลายในสาขาปิโตรเคมี อิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ ตัวอย่างเช่น ในกระบวนการกลั่นปิโตรเลียม ไฮโดรเจนใช้สำหรับปฏิกิริยาการกลั่นด้วยไฮโดรจิเนชันเพื่อขจัดสิ่งเจือปนในผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม
2. การสังเคราะห์แอมโมเนีย
- แอมโมเนียถูกสังเคราะห์โดยกระบวนการฮาเบอร์-บ๊อช ไนโตรเจนและไฮโดรเจนทำปฏิกิริยาภายใต้อุณหภูมิสูง (ประมาณ 400-500 องศา ) แรงดันสูง (150-300 บรรยากาศ) และตัวเร่งปฏิกิริยา (โดยปกติจะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาของเหล็ก) เพื่อผลิตแอมโมเนีย สมการปฏิกิริยาคือ \(N_2+3H_2⇌2NH_3\) แอมโมเนียส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตปุ๋ยและเป็นวัตถุดิบสำคัญสำหรับปุ๋ยไนโตรเจน นอกจากนี้ แอมโมเนียยังมีการใช้งานหลายอย่างในอุตสาหกรรมเคมีและเภสัชกรรม เช่น ในการผลิตผลิตภัณฑ์เคมี เช่น กรดไนตริก

ที่สาม กระแสไฟฟ้า
1. การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าเพื่อผลิตไฮโดรเจนและออกซิเจน
- การแยกน้ำด้วยไฟฟ้าคือการสลายตัวของน้ำให้เป็นไฮโดรเจนและออกซิเจนภายใต้การกระทำของกระแสตรง ในเซลล์อิเล็กโทรไลต์ น้ำจะถูกใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ และอิเล็กโทรดมักทำจากโลหะมีค่า (เช่น แพลทินัม) หรือกราไฟต์ สมการปฏิกิริยาคือ \(2H_2O→2H_2↑+O_2↑\) ไฮโดรเจนที่ผลิตด้วยวิธีนี้มีความบริสุทธิ์สูงถึงมากกว่า 99.9% แม้ว่าต้นทุนการผลิตไฮโดรเจนด้วยกระแสไฟฟ้าในน้ำจะค่อนข้างสูง แต่ก็มีบทบาทที่ไม่อาจทดแทนได้ในการใช้งานพิเศษบางสาขาที่ต้องการความบริสุทธิ์ของไฮโดรเจนที่สูงมาก เช่น อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เซลล์เชื้อเพลิง เป็นต้น ในเวลาเดียวกัน ออกซิเจนที่ผลิตโดย อิเล็กโทรไลซิสยังสามารถใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมพิเศษบางอย่างหรือเพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์ได้