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科普:天门液氩的生产方法有哪些?

所属分类:行业资讯    发布时间: 2025-07-31    作者:湖北信安达工业气体有限公司
天门液氩的生产主要依托于对空气中氩气的提取,因为氩气是空气的天然组成部分(约占空气体积的 0.93%)。其生产过程通常与氧气、氮气的分离同步进行,核心是利用空气中各组分沸点的差异,通过低温精馏法实现分离提纯。以下是液氩的主要生产方法及详细流程:

一、低温精馏法(主流方法)

这是工业上生产液氩最常用的方法,适用于大规模生产,其原理是利用空气各组分(氮气沸点 - 195.8℃、氧气沸点 - 183.0℃、氩气沸点 - 185.9℃)的沸点不同,通过低温液化和多次精馏分离出氩气,再进一步液化得到液氩。

具体流程:

  1. 空气压缩与净化
    • 先将空气吸入压缩机,压缩至一定压力(通常 0.5-1.0MPa),过程中空气会因压缩升温,需通过冷却器降温。
    • 净化处理:去除空气中的水分、二氧化碳、灰尘和碳氢化合物(如甲烷)等杂质,避免这些物质在后续低温环节冻结,堵塞设备(例如,二氧化碳在 - 78.5℃会凝固,水分在 0℃以下结冰)。净化通常通过吸附剂(如分子筛、活性炭)完成。
  2. 空气液化
    • 净化后的压缩空气进入膨胀机或通过节流阀减压,利用 “焦耳 - 汤姆逊效应”(气体膨胀对外做功,温度降低)使空气冷却至液化温度(约 - 196℃),得到液态空气。
  3. 精馏分离
    • 液态空气进入下塔(低压塔) 进行初步分离:液氮(沸点低)上升至塔顶,液氧(沸点高)留在塔底,而氩气因沸点介于氮和氧之间,主要集中在塔中部的 “氩馏分” 中。
    • 氩馏分被引入粗氩塔,进一步分离其中的氮和氧(通过多次蒸发和冷凝),得到粗氩(纯度约 95%-98%,含少量氧和氮)。
    • 粗氩进入精氩塔,通过更深层次的精馏,去除剩余的氧、氮等杂质,最终得到高纯度氩气(纯度可达 99.999% 以上)。
  4. 氩气液化
    • 高纯度氩气经压缩机压缩后,进入冷却器冷却,再通过低温换热器与冷源(如液氮)换热,使氩气液化(温度降至 - 185.9℃以下),最终得到液氩,储存于低温储罐中。

二、其他辅助生产方式

除了主流的低温精馏法,在一些特定场景下,还可通过以下方式获取液氩,但应用范围较窄:

  1. 从合成氨尾气中提取
    • 合成氨生产中,原料气(如天然气、煤制气)经处理后会产生含氩的尾气。通过吸附法(如分子筛吸附)或低温分离法,可从尾气中分离出氩气,再液化得到液氩。但该方法仅适用于合成氨工厂,且氩气产量较低。
  2. 从其他工业废气中回收
    • 在某些金属冶炼(如铝电解)或化工生产过程中,会排放含氩的废气。通过气体分离技术(如膜分离、变压吸附)回收其中的氩气,再液化得到液氩,属于资源回收利用方式,成本较低但纯度可能需进一步提纯。

总结

  • 主流方法:低温精馏法是液氩生产的核心技术,几乎所有工业级液氩均通过此方法生产,可实现大规模、高纯度(99.99% 以上)的液氩供应。
  • 特点:生产过程依赖大型空分设备(空气分离装置),前期投资大,但效率高、纯度稳定,能同时生产氧气、氮气和氩气三种气体,适合工业化集中生产。

天门液氩的生产本质是对空气中氩气的 “提纯 - 液化” 过程,其技术核心在于精准控制低温和压力,利用各气体沸点差异实现高效分离。