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氣。利用氧氣和氮氣的不同沸點從空氣中生產(chǎn)氧氣,稱為空氣分離法。首先,對空氣進行預冷和凈化(去除空氣中的少量水、二氧化碳、乙炔、碳氫化合物和其他氣體以及灰塵等雜質(zhì)),然后壓縮和冷卻,成為液態(tài)空氣。利用氧氣和氮氣沸點的差異,在蒸餾塔中反復蒸發(fā)和冷凝液態(tài)空氣,分離氧氣和氮氣,獲得純氧(純度高達99.6%)和純氮(純度高至99.9%)。當添加額外的設(shè)備時,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)壓縮機壓縮,最終壓縮后的氧氣裝入高壓鋼瓶儲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)備和嚴格的安全操作技術(shù),但它具有每小時可生產(chǎn)數(shù)萬立方米氧氣的高性能。此外,所使用的原材料僅為空氣,不需要購買、運輸或儲存在倉庫中。自1903年開發(fā)出第一臺低溫空氣分離制氧機以來,這種制氧方法得到了廣泛應用。
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。首先,使用壓縮機迫使干燥的空氣通過分子篩進入真空吸附器,空氣中的氮分子通過分子篩被吸附,氧氣進入吸附器。當吸附器中的氧氣達到一定量(壓力達到一定水平)時,可以打開氧氣出口閥來釋放氧氣。經(jīng)過一定時間后,吸附在分子篩上的氮氣逐漸增加,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)上的氮氣抽出,然后重復上述過程。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12-15千瓦時的電力,與上述兩種方法的功耗相比,這是非常不經(jīng)濟的。因此,電解工藝不適合大規(guī)模生產(chǎn)氧氣。如果同時產(chǎn)生的氫氣沒有被正確收集,它會積聚在空氣中,例如與氧氣混合,這往往會導致極其劇烈的爆炸。因此,電解法不適用于國內(nèi)氧氣生產(chǎn)方法。
(2) 化學氧氣生產(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,所以價格很便宜。然而,氧氣的儲存、運輸和使用并不是很方便。因此,在遠離氧氣廠的偏遠山區(qū)運輸是困難的。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。小型鋼瓶的儲氧能力低,運行時間短,導致出現(xiàn)了無機過氧化物含氧量最高、易釋放的化學制氧方法。目前,過氧化物主要用于化學氧氣生產(chǎn)