㈠ 工業中常用氣體分離方法和原理分別是什麼
常用工業氣體包括氧氣、氮氣、氬氣、二氧化碳、液氨、液氯、乙炔氣、氫氣等。工業氣體的生產方法較多，現擇要簡介一些常見的生產方法。
一、氧氣
工業氧氣的生產方法主要有空氣液化分離精餾法( 簡稱空分法)、水電解法和變壓吸附法等。 空分法生產氧氣的工藝流程大體是：吸收空氣→二氧化碳吸收塔→壓縮機→冷卻器→乾燥器→冷凍機→液化分離器→油分離器→氣體儲槽→氧氣壓縮機→氣體充裝。其基本原理是將空氣液化後，利用空氣中各組份沸點的不同在液化分離器進行分離精餾，製取氧氣。大型制氧機組的研究開發投用，使得制氧能耗不斷降低，並易於同時生產多種空分產品(如氮氣、 氬氣及其它惰性氣體等)。為了便於儲存和運輸， 經液化分離器分離後的液氧，用泵輸入低溫液體儲槽，再經槽車運至各深冷液化永久氣體充裝站。液氮、液氬也採用此法儲存、運輸。
二、氮氣
工業氮氣的主要生產方法有空分法、變壓吸附法、膜分離法和燃燒法等。
空分法製取的氮氣純度高，能耗低。變壓吸附法制氮技術是採用5A碳分子篩對空氣中的組份進行選擇性吸附，將氧、氮分離製取氮氣，氮氣產品壓力高、能耗低，產品純度能達到國家標准要求：工業氮≥98.5%，純氮≥99.95%。
三、氬氣
氬氣是大氣中含量最多的惰性氣體，其製取方法主要有空分法。在制氧工藝中，將沸點為-185.9℃左右的餾分從液化分離器中分出即得液氬。
四、二氧化碳
二氧化碳的製取方法主要有：生產石灰副產二氧化碳，釀酒發酵過程副產二氧化碳，重油、焦炭等燃燒產生二氧化碳，合成氨工業副產品二氧化碳等。目前，合成氨工業的原料大都為燃氣、煉廠氣、焦爐氣和煤，其主要成份都是由不同氫碳比的烴類和元素碳構成，在高溫下與水蒸汽作用生成以氫氣和一氧化碳為主體的合成氣，一氧化碳經變換成為二氧化碳。二氧化碳的提純方法有：吸收法、變壓吸附法、吸附精餾法和膜分離法。
五、氨氣
氨的製取方法主要採用直接合成法。合成氨工藝流程是：在水煤氣發生爐中往紅熱的焦炭上吹入空氣和水蒸氣，先得到氮氣、氫氣混合氣體，然後用洗滌熱交換、凝縮二氧化碳和吸收二氧化碳等生產工序制備原料氣體。精製的混合氣體經過過濾器、冷卻器、氨分離器以及加熱器送至合成反應器經分離器分離出液氨。
六、氯氣
工業上用的氯氣主要製取方法是電解飽和食鹽水。純度較高的氯氣由電解熔融氯化物制備活潑金屬時取得。利用空氣或氧氣可催化有機合成工業的副產品氯化氫，使之氧化而轉化為氯氣。
七、乙炔氣
乙炔的製取方法主要有電石水解法、甲烷或烴類的高溫燃燒裂解法和等離子體裂解法。電石水解法工藝流程短，產品純度高，但能耗較大。大多數溶解乙炔生產採用此法。根據乙炔的溶解特性，將乙炔氣壓縮充入溶劑中，並被儲存在充滿多孔填料的鋼瓶內。丙酮作為一種極好的溶劑，在鋼瓶內被填料吸附用於溶解和釋放乙炔，它的作用是增大鋼瓶的有效容積和降低乙炔氣的爆炸性能。整體硅酸鈣多孔填料的作用是均勻地吸附丙酮和阻止乙炔分解爆炸的傳播。推廣使用溶解乙炔氣瓶，既方便使用和提高工效，又改善環境，節約電石消耗，但應保證鋼瓶內多孔填料不受損傷或污染，丙酮溶劑的充裝量應滿足乙炔氣充裝所需要，這樣才能保證安全可靠。溶解乙炔生產充裝工藝流程是：粗乙炔氣發生後經過化學凈化，去除硫、磷等雜質，再經壓縮和乾燥，充裝進入溶解乙炔氣瓶內。
八、氫氣
工業氫氣的生產方法主要有：礦物燃燒轉化制氫、水電解制氫、通過半水煤氣法製得氫。水電解制氫方法技術可靠、操作簡單、維護方便、不產生污染、制氫純度高，唯其電能消耗大，成本較高，生產發展受一定製約，主要供應氫氣純度要求高且用量不太大的用戶使用。但隨著新技術的應用，促進了水電解技術的改進，使水電解制氫技術的成本不斷降低，電耗不斷下降，有望成為「清潔能源」的最主要生產方法。目前，正在研究開發的制氫方法有：電化學分解水製取氫氣，光催化作用製取氫氣等。
㈡ 工業制氮的原理
原理：工業制氮主要是通過空氣分離來實現的。
目前的制氮方法主要有三種：
1.
冷空分法
2.
分子篩空分法
3.
薄膜空分法。
冷空分法
原理及工藝過程深冷空分法在制氮領域內是最傳統，技術也是最成熟的一種方法。它將壓縮後的空氣送入冷卻裝置內，使之液化，再進入精餾塔精餾，把低純度的氧氣冷凝下來，而產出高純度的氮氣，最後進入換熱裝置使之接近環境溫度。
分子篩空分法
基本原理由於氧氣和氮氣在分子篩吸附劑微孔內擴散速度不同，當空氣經過分子篩時，直徑較小的氧氣分離以較快的速度向微孔內擴散，並優先被分子篩所吸附，剩下直徑較大的氮分子供用戶使用，而後再採用解吸方法釋放分子篩中的富氧成分。因此分子篩空分法要連續生產需使用二個吸附罐，切換使用。
薄膜空分法
原理壓縮空氣由中空纖維膜分離器的纖維管程進料，其分離推動力就是氣體各組分的分壓在中空纖維內腔原料側與外腔（滲透側）所形成的分壓差，當氣流沿中空纖維內腔表面流動時，各組分在其分壓差的推動下，滲透到絲外。「快氣」如氧氣
H2O
迅速滲透。所以絲外（滲透）氣流量為富集氧氣，壓力為一大氣壓，被排放至大氣中。而那些氮氣、氫氣的溶解擴散速度較低，決定了它們通過膜的滲透速度較慢，因此管程（非滲透側）氣流為富集氮氣，氮氣壓力損失很小，產品氮的壓力只略低原料氣的壓力。