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空氣分離過程是怎麼樣進行的

生活 更新时间:2024-09-07 13:20:11

工業氣體裡有些不被人重視但卻有其獨特的用途,由于使用和提取較少,我們統稱為稀有氣體,這類氣體化學性質穩定,所以又被稱為惰性氣體。稀有氣體主要有氦氣、氖氣、氩氣、氪氣、氙氣,以及唯一在常态下具有放射性的氡氣。

空氣分離過程是怎麼樣進行的(教你認識稀有氣體)1

氦氣

天然氣分離法:工業上,主要以含有氦的天然氣為原料,反複進行液化分餾,然後利用活性炭進行吸附提純,

合成氨法:在合成氨中,從尾氣經分離提純可得氦。

空氣分餾法:從液态空氣中用分餾法從氖氦混合氣中提出。

鈾礦石法:将含氦的鈾礦石經過焙燒,分離出氣體,再經過化學方法,除去水蒸氣、氫氣和二氧化碳等雜質提純出氦氣。

空氣分離過程是怎麼樣進行的(教你認識稀有氣體)2

氩氣

在工業上得到氩的方法就是把空氣蒸餾。用冷凝器可以先把沸點90.2K的氧液化,移除液氧之後繼續冷卻就可以液化沸點為87.3K的氩氣,最後留下沸點77.35K的氮氣。目前以這種方法制造的氩氣在全世界高達七十萬噸/年。

空氣分離過程是怎麼樣進行的(教你認識稀有氣體)3

氪氣

空分法:從空分裝置中提取氪、氙混合氣。經提取貧氪、清除碳氫化合物和二氧化碳、分離,制得99.99%的純氪。

從合成氨尾氣中提取氪合成氨尾氣提氩工藝流程副産氪和氙混合氣,再經精餾、洗滌、除氧、吸附、解吸可制得99%氪氣。

從核反應堆裂變氣中提取氪綜合利用核反應堆的裂解廢氣中放射性的Kr85。工業上實現的有氟裡昂溶劑吸收法。

空氣分離過程是怎麼樣進行的(教你認識稀有氣體)4

氙氣

氙氣是空氣氮氧分離過程的副産品。這一過程一般在雙柱式分餾塔中進行,所産生的液氧中會含有少量的氪和氙。再進行更多的分餾步驟之後,液氧中的氪和氙含量可以提高至0.1至0.2%。這些氪和氙可以通過矽膠吸附或蒸餾提取出來,混合物再經蒸餾分離成氪和氙。

空氣分離過程是怎麼樣進行的(教你認識稀有氣體)5

氡氣

氡是從鐳-226的放射性衰變所産生的。鐳-226出現在鈾礦、磷鹽岩、頁岩以及花崗岩、片麻岩和片岩等火成岩及變質岩中。石灰石等較常見岩石中則含有較少量的氡。已發現質量數為199~226的全部氡同位素,除了Rn219、Rn220、Rn222是天然放射性同位素外,其餘都是通過人工核反應合成的。氡是鐳、钍等放射性元素蛻變時的産物。

空氣分離過程是怎麼樣進行的(教你認識稀有氣體)6

空氣分離過程是怎麼樣進行的(教你認識稀有氣體)7

氖、氩、氪、氙和氡 6種元素。屬周期系零族元素。這 6種元素是19世紀末到20世紀初發現的。因它們在空氣中含量極微,又都是氣體,故稱稀有氣體。這些元素都是無色、無臭、無味氣體;微溶于水,其溶解度随分子量的增加而增大。氣體分子由單原子組成,熔點和沸點都很低,并随原子量增加而升高。它們在低溫時可被液化,除氦以外,其他5種氣體都可在充分降溫下凝固,氦則要在25大氣壓或更大的外壓下于0~1k凝固。稀有氣體原子的最外層電子結構為 ns2np6(氦為1s2),使稀有氣體一般不具備化學活性,故過去又稱惰性氣體。

稀有氣體單質都是由單個原子構成的分子組成的,所以其固态時都是分子晶體。

空氣分離過程是怎麼樣進行的(教你認識稀有氣體)8

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