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目前制取氧气一共有几种方法

2020-04-21

a、化学法

化学法制氧是经由化学反应,使富氧化合物分解供人们应用的一种制氧方法。主要有两类:一类是以碱金属的过氧化物和超氧化物与二氧化碳、水反应产生氧气:一类是以氯酸盐和过氯酸盐加热情况下分解成氯化物和放出氧气。这种方法制氧器价格便宜,但长期使用原料消耗比较大,造成使用费用比较昂贵。同时,这种方法生产能力小无法生产大量的氧气。现在只用在小型家庭用便携式制氧器的生产上。

b、电解法

采用的原理是在稀的硫酸、氢氧化钠或硫酸钠的水溶液中通直流电,使水电离,氧积聚在阳极,氢积聚在阴极。每制取1m3氧气,同时获得2m3氢气。但由于制取1m3氧气耗电量为12-15度耗电量太大,这种方法也不能大量生产。

c、空气分离法

空气分离法是目前最常用的制取氧气的方法。

空气中的主要成分是氧和氮,它们分别以分子状态存在。分子是保持它原有性质的最小颗粒,而分子的数目非常多,并且不停地作无规则运动。因此,空气中的氧、氮等分子是均匀地相互搀混在一起的,要将它们分离开是较困难的,但如通过一定的科技手段则是可以实现的。目前空气分离的方法主要有三种:

(1)低温法(也称深冷法)

它是先将空气通过压缩、膨胀降温,直至空气液化,再利用氧、氮气低温度(沸点)不同(在大气压力下氧的沸点为-182.96℃,氮的沸点为-195.8℃)在一定的设备—精馏塔内,氧先变成液体流出。从而进行空气分离,是目前应用最为广泛的空气分离法。这种方式制氧量大,纯度高,可以在制氧气的同时制取其他气体。但这种方式规模比较大,一般在每小时几千立方以上,设备一次性投资大,生成气体从启动到应用时间比较长,一般在8—16小时,设备复杂,占地面积大,对操作人员要求高,一般作为大型应用氧设备供应。

(2)变压吸附

它是让空气通过充填有分子筛的吸附塔。利用分子筛对不同的分子具有选择性吸附的特点,将通过的氮优先吸附,让氧分子通过因而可得到纯度较高的氧气。

由于吸附剂的吸附容量有限,当吸附某种分子达到饱和时,就没有继续吸附的能力,需要将被吸附的物质驱赶掉,才能恢复吸附的能力。为了保证连续供气,需要有两个以上的吸附塔交替使用。

在物理吸附过程中,改变压力或改变温度都可以改变吸附的吸附量。对于等温条件下的气体混合物,吸附剂对被吸附组分的吸附量,因其分压升高而增加,其分压下降而减少。这样,吸附剂在高压下吸附,达到吸附平衡后,再降压解吸,释放出被吸附的气体组分,吸附剂再生。这就是变压吸附过程。

这种方法流程简单,操作方便,运行成本较低,产品氧纯度在93%左右,现在已普遍应用在医院制氧和富氧燃烧中。

碳分子筛

(3)膜分离

它是利用一些有机聚合膜的渗透选择性,当空气通过薄膜(0.1um)或中空纤维膜时,氧气穿透过薄膜的速度约为氮的4-6倍,从而实现氧氮的分离。

这种方法装置简单,操作方便,启动快,投资少。但它的氧浓度比较低,一般在28%-35%,所以它一般应用在氧气纯度不算高的地方。如煤矿、油田、玻璃窑炉等地方。

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