气体分离与提纯

制冷与低温技术之气体分离与提纯

气体分离提纯是指将混合气中的杂质分离出来，以此提高所需气体成分的纯度。分离提纯作为一种重要的化学方法，不仅在化学研究中具有重要作用，在化工生产中也同样具有十分重要的作用。不少重要的化学研究与化工生产，都是以分离提纯为主体的。

气体的分离与提纯经常要用到低温的技术手段。比较常用与空气分离、稀有气体提取、石油气的分离、重氢的分离等方面。

1. 空气分离

用于空气分离的装置，我们称之为空分装置，是利用深低温原理将空气液化，然后根据各组分沸点的不同，在精馏塔内进行精馏，最后获得氧、氮，同时获得稀有气体等附属产品的装置。

2.稀有气体分离提取

稀有气体通常是指氦、氖、氩、氪和氙。

氦广泛应用于宇宙航行、核反应堆、深水呼吸、检漏、超高真空技术及超低温研究等方向、液氦是低温工程中理想的制冷剂，可获得低于4.2K的深低温环境。氦气可在空分装置中提取氦氖的混合气，再把氦氖分离提纯；氦可在合成氨尾气中提取；氦也可在天然气中提取。

氖在真空放电时发红光，因此广泛用于港口和机场的航标灯，钠蒸汽灯以及闸流管等各种放电管。氖和氦的混合气可用于气体激光器。氖、氦和氧的混合气用于深水呼吸。液氖是26～40K温度下常用的制冷剂，常用于气泡室中进行高能物理研究、导弹制导系统、宇宙通讯系统的红外探测器等方面。氖从空分装置的的氦氖混合气中得到。

氩具有密度大、导热性小和化学惰性好等特点。可广泛用于照明、电子工业、金属的焊接、稀有金属（如锆、钛）冶炼和半导体材料冶炼等。氩气来源为空分装置和合成氨尾气。

氪具有密度大，导热性小，透射率大，能吸收X射线等特性。可广泛应用于电光源工业、激光技术和等离子技术。氙广泛应用于电子工业、电光源工业和等离子工业。氪氙可从空分装置中的液氧成分中提取其混合气，在对二者进行分离；也可从合成氨尾气提氩得到的甲烷成分中提取；还可从核反应堆的裂变气中提取。