用激光制造乙炔

在探索化工行业的新技术中，激光技术的应用正逐步深入各个领域，为传统化工工艺带来革新。日本富士煤气工业公司与大阪市工业科学技术局的政府工业研究所合作研究的项目，即利用激光照射烃气（例如甲烷）来生产乙炔的工艺过程，就是一个典型的例子。乙炔是一种非常重要的工业气体，广泛应用于化工、焊接和照明等领域。传统上，乙炔多通过电石法生产，即将碳化钙（电石）与水反应生成乙炔。然而，该方法电力消耗巨大，导致乙炔生产成本较高，且被形象地称为"电老虎"。因此，寻找更为高效、节能的乙炔生产方法成为化学工业的研究热点。 在富士煤气工业公司的研究中，通过使用脉冲激光照射烃气，成功地实现了乙炔的高产率生产。具体来讲，研究人员利用二氧化碳激光器照射甲烷气体，产生了受激发的等离子体状态，促使甲烷分子重新结合，从而高效生成乙炔气体。这一过程的关键特点是其反应速率极高，能够在极短的时间内完成，仅为3至4分钟。这与传统工艺相比，有着革命性的改进，其生产效率可提高十倍以上，而且得到的乙炔纯度也更高。 在工业生产中，激光照射烃气制乙炔的工艺还具有能耗低、副产物少、环境污染小等优点。这一方法不仅节省了大量电力，而且可以将副产品气体有效消除，使得乙炔气体能够达到高纯度。在生产力方面，由于反应的瞬间性，使得实际生产时间大幅缩短，从而大大提高了生产的连续性和稳定性。 在研究的实验阶段，研究人员采用了标准热处理的刀具、经激光照射后进行空气硬化的刀具以及经激光照射后浸在液氮中淬火的刀具等不同工具种类，并对其硬度、磨损和寿命进行了测量。结果显示，经激光照射后进行硬化处理的刀具的显微硬度要比仅进行空气硬化的刀具高。这反映出激光处理对于材料性能的改善作用，并为激光在材料科学领域的应用提供了新的实验依据。 此外，该工艺还显示出极高的生产潜力，富士煤气工业公司计划在当年内建立试验工厂，进一步探索其商业化的可能性。从这个角度来看，激光技术在化工领域的应用前景极为广阔，未来可能还会出现更多利用激光技术提升化学反应效率和生产效率的研究和应用。 值得一提的是，除了乙炔的生产之外，激光技术在环境监测、地球物理学等领域的应用也在不断拓展。例如，以注入式半导体激光器为基础的光路气体分析仪可用于不取样地监测大气的污染程度，适用于实时测量，并能在多个领域发挥重要作用，比如勘探石油气矿区、地震预报以及其他地球物理学问题的解决。 激光制造乙炔的工艺是一项革命性技术，它不仅显著提高了乙炔的生产效率和纯度，还降低了能耗，减少了环境污染。这项技术的成功研发和商业化应用，对于推动化学工业的可持续发展具有重大意义。同时，激光技术在其他领域的应用也展现了其强大的潜力和前景，值得持续关注和研究。