工業(yè)方法:
1.分離空氣冷凍的方法
空氣的主要成分是氧氣和氮?dú)?。利用氧氣和氮?dú)獾牟煌悬c(diǎn)從空氣中生產(chǎn)氧氣,稱為空氣分離法。首先,對(duì)空氣進(jìn)行預(yù)冷和凈化(去除空氣中的少量水、二氧化碳、乙炔、碳?xì)浠衔锖推渌麣怏w以及灰塵等雜質(zhì)),然后壓縮和冷卻,成為液態(tài)空氣。利用氧氣和氮?dú)夥悬c(diǎn)的差異,在蒸餾塔中反復(fù)蒸發(fā)和冷凝液態(tài)空氣,分離氧氣和氮?dú)?,獲得純氧(純度高達(dá)99.6%)和純氮(純度高至99.9%)。當(dāng)添加額外的設(shè)備時(shí),稀有的惰性氣體,如氬氣、氖氣、
氦氣、氪氣和
氙氣,也可以在空氣中以最低含量提取。
空氣分離裝置產(chǎn)生的氧氣經(jīng)壓縮機(jī)壓縮,最終壓縮后的氧氣裝入高壓鋼瓶?jī)?chǔ)存或通過管道直接輸送至工廠和車間。盡管使用這種方法生產(chǎn)氧氣需要大型成套設(shè)備和嚴(yán)格的安全操作技術(shù),但它具有每小時(shí)可生產(chǎn)數(shù)萬(wàn)立方米氧氣的高性能。此外,所使用的原材料僅為空氣,不需要購(gòu)買、運(yùn)輸或儲(chǔ)存在倉(cāng)庫(kù)中。自1903年開發(fā)出第一臺(tái)低溫空氣分離制氧機(jī)以來(lái),這種制氧方法得到了廣泛應(yīng)用。
2.分子篩氧氣生產(chǎn)工藝(吸附法)
由于氮分子比氧分子大,因此使用特殊的分子篩將氧氣從空氣中分離出來(lái)。首先,使用壓縮機(jī)迫使干燥的空氣通過分子篩進(jìn)入真空吸附器,空氣中的氮分子通過分子篩被吸附,氧氣進(jìn)入吸附器。當(dāng)吸附器中的氧氣達(dá)到一定量(壓力達(dá)到一定水平)時(shí),可以打開氧氣出口閥來(lái)釋放氧氣。經(jīng)過一定時(shí)間后,吸附在分子篩上的氮?dú)庵饾u增加,吸附能力下降,產(chǎn)生的氧氣純度下降。需要使用真空泵將吸附在分子網(wǎng)上的氮?dú)獬槌?,然后重?fù)上述過程。這種產(chǎn)生氧氣的方法也被稱為吸附。最近,已經(jīng)開發(fā)出利用吸附來(lái)產(chǎn)生氧氣的小型氧氣發(fā)生器。
3.生產(chǎn)電解氧的方法
將水放入電解質(zhì)容器中,加入氫氧化鈉或氫氧化鉀以提高水的電解程度,然后施加直流電將水分解為氧氣和氫氣。每生產(chǎn)一立方米氧氣,就同時(shí)獲得兩立方米氫氣。使用電解法生產(chǎn)一立方米氧氣需要12-15千瓦時(shí)的電力,與上述兩種方法的功耗相比,這是非常不經(jīng)濟(jì)的。因此,電解工藝不適合大規(guī)模生產(chǎn)氧氣。如果同時(shí)產(chǎn)生的氫氣沒有被正確收集,它會(huì)積聚在空氣中,例如與氧氣混合,這往往會(huì)導(dǎo)致極其劇烈的爆炸。因此,電解法不適用于國(guó)內(nèi)氧氣生產(chǎn)方法。
(2) 化學(xué)氧氣生產(chǎn)
工業(yè)氧氣和醫(yī)用氧氣都是從自產(chǎn)的氧氣廠獲得的。工廠生產(chǎn)氧氣的原材料是空氣,所以價(jià)格很便宜。然而,氧氣的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用并不是很方便。因此,在遠(yuǎn)離氧氣廠的偏遠(yuǎn)山區(qū)運(yùn)輸是困難的。此外,它還處于一些特殊的環(huán)境中,如療養(yǎng)院、高空飛行、水下潛艇、潛水作業(yè)、水雷救援等。,攜帶又大又笨重的鋼瓶非常不舒服。小型鋼瓶的儲(chǔ)氧能力低,運(yùn)行時(shí)間短,導(dǎo)致出現(xiàn)了無(wú)機(jī)過氧化物含氧量最高、易釋放的化學(xué)制氧方法。目前,過氧化物主要用于化學(xué)氧氣生產(chǎn)