目前，生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)氙氣的只有武鋼、邯鋼、杭氧、首鋼等少數(shù)幾家大型鋼廠旗下的氣體企業(yè)，具備制備能力。這些氙氣，氖氣等稀有氣體含量稀少，只有制氧機(jī)生產(chǎn)規(guī)模足夠大，才有可能提取得到。

  國(guó)產(chǎn)氙氣廠商通過(guò)空分，利用空氣中各組分物理性質(zhì)不同，采用深度冷凍、吸附、膜分離等方法從空氣中分離出氧氣、氮?dú)?，或同時(shí)提取氦氣、氬氣、氙氣、氖氣等稀有氣體。武鋼氙氣占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)市場(chǎng)份額的百分之七十。

  空氣分離設(shè)備就是將空氣液化、精餾、最終分離成為氧、氮和其他有用氣體的氣體分離設(shè)備，簡(jiǎn)稱空分設(shè)備。它的最低工作溫度為77K。直至19世紀(jì)末空氣仍被稱為“永久氣體”，后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)在深低溫下空氣也能液化，并因氧、氮沸點(diǎn)不同，可以從液化空氣中分離出氧氣和氮?dú)狻?/p>

  第一臺(tái)商品化的制氧機(jī)于1903年制成，它最初只是用于金屬的氣焊和切割。30年代末，氮肥工業(yè)需要氮?dú)?，制氧機(jī)發(fā)展到能同時(shí)生產(chǎn)氧氣和氮?dú)?，改稱空氣分離設(shè)備。

  目前我國(guó)生產(chǎn)的空分設(shè)備的形式、種類繁多。有生產(chǎn)氣態(tài)氧、氮的裝置，也有生產(chǎn)液態(tài)氧、氮的裝置。但就基本流程而言，主要有四種，即高壓、中壓、高低壓和全低壓流程。

  我國(guó)空分設(shè)備的生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)從早期只能生產(chǎn)20m3/h（氧）的制氧機(jī)。發(fā)展到現(xiàn)在具有生產(chǎn)20000 m3/h、30000 m3/h、50000 m3/h和60000m3/h的大型空分設(shè)備的能力，以及已經(jīng)完成科研階段，即將進(jìn)行制造80000m3/h特大型空分設(shè)備的能力。生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)氖氣，國(guó)產(chǎn)氙氣的廠家都裝備有特大型空分設(shè)備。

  空氣分離最常用的方法是深度冷凍法。此方法可制得氧、氮與稀有氣體,所得氣體產(chǎn)品的純度可達(dá)98.0%～99.9%。此外,還采用分子篩吸附法分離空氣(見(jiàn)變壓吸附),后者用于制取含氧70%～80%的富氧空氣。

  近年來(lái)，有些國(guó)家還開發(fā)了固體膜分離空氣的技術(shù)。氧氣、氮?dú)饧皻鍤?、氦氣等稀有氣體用途很廣，所以空氣分離裝置廣泛用于冶金、化工、石油、機(jī)械、采礦、食品、軍事等工業(yè)部門。

  為了使空氣液化，可采用不同的深度冷凍循環(huán)裝置，主要以林德循環(huán)和克勞德循環(huán)為基礎(chǔ)。前者是通過(guò)節(jié)流膨脹制冷;后者除仍有節(jié)流膨脹外,還有一部分氣體在膨脹機(jī)中作等熵膨脹。

  氣體進(jìn)行等熵膨脹時(shí)，溫度的降低要比節(jié)流膨脹大,而且能回收一部分壓縮功,所以比節(jié)流膨脹經(jīng)濟(jì)。其他各種改進(jìn)的深度冷凍循環(huán)，有雙壓節(jié)流循環(huán)、帶氨預(yù)冷節(jié)流循環(huán)、逐級(jí)重疊循環(huán)等。

  在深度冷凍法的各種循環(huán)中，典型的流程是先使空氣在過(guò)濾器中濾去塵埃等雜質(zhì)進(jìn)入壓縮機(jī)，再經(jīng)分子篩凈化器除去空氣中在低溫下易凝固氣體，如水蒸氣和二氧化碳等，已凈化的空氣在第一換熱器中由產(chǎn)品氮?dú)夂脱鯕饨禍亍?/p>

  出第一換熱器后，空氣分成兩路：一路經(jīng)第二換熱器繼續(xù)冷卻后，再經(jīng)節(jié)流閥降壓；另一路經(jīng)膨脹機(jī)降壓。兩路膨脹后的空氣溫度均降至103K左右，進(jìn)入雙級(jí)精餾塔的下塔底部。

  在深度冷凍法中，主要的分離過(guò)程是在雙級(jí)精餾塔中進(jìn)行的。進(jìn)入下塔底部的空氣在該處的溫度和壓力條件下,已部分液化。由于液氮沸點(diǎn)比液氧沸點(diǎn)低,因而下塔底部的液化氣體是富氧液態(tài)空氣，含氧量一般為30%～40%。下塔操作壓力應(yīng)高于上塔才能使下塔頂部氮的冷凝溫度高于上塔底部液態(tài)氧的沸騰溫度。從而使冷凝蒸發(fā)器內(nèi)熱量由管內(nèi)傳向管間，并具有一定的傳熱溫差。

  冷凝蒸發(fā)器同時(shí)起到了下塔塔頂冷凝和上塔塔底加熱的作用?？諝庠谙滤上露辖?jīng)過(guò)多層塔板精餾，使易揮發(fā)組分氮的濃度逐漸提高，并在冷凝蒸發(fā)器管內(nèi)冷凝成液氮。一部分液氮在下塔作回流液；一部分收集于液氮槽，經(jīng)減壓后作為上塔塔頂回流液。下塔底部的富氧液態(tài)空氣,經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入上塔中部,與冷凝蒸發(fā)器蒸發(fā)出來(lái)的氣體逆流接觸。

  由此使下流液體中的含氧量由上至下不斷增加,最后積聚在冷凝蒸發(fā)器管間,含氧量可達(dá)99%以上，并不斷在此蒸發(fā)出產(chǎn)品氧而引出塔外。上塔塔頂引出的則是產(chǎn)品氮，濃度亦可達(dá)98%以上。出精餾塔的產(chǎn)品氧和產(chǎn)品氮的溫度都很低，可通過(guò)換熱器使輸入空氣降溫。

  由于氬的沸點(diǎn)介于氮、氧沸點(diǎn)之間，利用雙級(jí)精餾塔還不能同時(shí)得到純氮和純氧。若在上塔中部適當(dāng)部位抽出富氬氣體作為提氬原料，則產(chǎn)品氮、氧的濃度可提高。

  沸點(diǎn)較低的氖氣和氦氣積聚在液氮上面，可抽出作為提氖、氦的原料。沸點(diǎn)比較高的氪氣、氙氣則積累在上塔底部液態(tài)氧和氣體氧中，可抽出作為提氪氣、氙氣的原料。

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