Métodos de producción de gases industriales.

I. Método de separación del aire
1. Método de destilación criogénica
- Este es uno de los métodos más utilizados para producir gases industriales. Se basa en la diferencia de puntos de ebullición de los diferentes componentes del gas en el aire. Primero, el aire se comprime, enfría y purifica para eliminar impurezas como agua, dióxido de carbono, etc. Por ejemplo, el dióxido de carbono y el agua se absorben mediante tamices moleculares y luego el aire se enfría hasta un estado casi líquido. A bajas temperaturas, diferentes gases comienzan a separarse, como el nitrógeno, que hierve a -195.8 grados, y el oxígeno, que hierve a -183 grados. A través de la torre de destilación, el nitrógeno más ligero se enriquece en la parte superior de la torre y el oxígeno más pesado se enriquece en la parte inferior de la torre. Este método puede producir gases de alta pureza como oxígeno, nitrógeno y argón a gran escala. Esta tecnología se utiliza ampliamente en muchos campos industriales, como la industria siderúrgica, la química y otras, para proporcionarles los gases industriales necesarios.
2. Método de separación de membrana
- El método de separación por membrana utiliza la diferencia de permeabilidad de membranas poliméricas especiales a diferentes gases para separar gases. Cuando el aire pasa a través del módulo de membrana bajo cierta presión, diferentes gases pasan a través de la membrana a diferentes velocidades. Por ejemplo, el oxígeno atraviesa la membrana más rápido que el nitrógeno. Este método tiene las ventajas de un funcionamiento sencillo y un equipo compacto. Sin embargo, la pureza del gas producido es relativamente baja y generalmente se usa en lugares donde los requisitos de pureza del gas no son particularmente altos, como la producción industrial a pequeña escala o algunos procesos auxiliares. En la industria del envasado de alimentos, el nitrógeno producido por la separación de membranas se puede utilizar para conservar los alimentos y prevenir su oxidación y deterioro.

2. Método de síntesis química.
1. Síntesis de hidrógeno
- En la industria existen muchos métodos de síntesis química para la producción de hidrógeno. Entre ellos, la reacción de desplazamiento agua-gas es un método común. Utilizando carbón o gas natural como materia prima, el monóxido de carbono y el hidrógeno reaccionan primero para generar (como la reacción de reformado con vapor de gas natural: \(CH_4 + H_2O→CO+ 3H _2\)), y luego la reacción de desplazamiento agua-gas \(CO + H_2O→CO_2+ H_2\) se utiliza para aumentar aún más el hidrógeno. producción. El hidrógeno tiene una amplia gama de aplicaciones en los campos de la petroquímica, la electrónica, etc. Por ejemplo, en el proceso de refinación del petróleo, el hidrógeno se utiliza para reacciones de refinación de hidrogenación para eliminar impurezas en los productos derivados del petróleo.
2. Síntesis de amoníaco
- El amoníaco se sintetiza mediante el proceso de Haber-Bosch. El nitrógeno y el hidrógeno reaccionan a alta temperatura (aproximadamente 400-500 grados), alta presión (150-300 atmósferas) y un catalizador (generalmente un catalizador de hierro) para producir amoníaco. La ecuación de reacción es \(N_2+3H_2⇌2NH_3\). El amoníaco se utiliza principalmente en la producción de fertilizantes y es una materia prima importante para los fertilizantes nitrogenados. Además, el amoniaco también tiene muchas aplicaciones en la industria química y farmacéutica, como por ejemplo en la producción de productos químicos como el ácido nítrico.

III. Electrólisis
1. Electrólisis del agua para producir hidrógeno y oxígeno.
- La electrólisis del agua es la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno bajo la acción de una corriente continua. En la celda electrolítica se utiliza agua como electrolito y los electrodos suelen estar hechos de metales preciosos (como el platino) o grafito. La ecuación de reacción es \(2H_2O→2H_2 ↑+O_2 ↑\). El hidrógeno producido mediante este método es de alta pureza, alcanzando más del 99,9%. Aunque el coste de producir hidrógeno mediante electrólisis del agua es relativamente alto, desempeña un papel insustituible en algunos campos de aplicación especiales que requieren una pureza de hidrógeno extremadamente alta, como la industria electrónica, las pilas de combustible, etc. Al mismo tiempo, el oxígeno producido por La electrólisis también se puede utilizar en algunos procesos industriales especiales o con fines médicos.