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工业制氧气的方法,你知道为什么主要运用物理分离的方法吗?

100次浏览     发布时间:2024-09-16 10:06:33    

工业制氧的方法一般有四种,包括物理分离液态空气的方法、分子筛制取氧气的方法(又称为吸附法)、膜脱离法和电解制氧法。其中使用得最多的还是分离液态空气的方法。

分离液态空气法分成两个步骤:1、利用热胀冷缩和分子间的间隙,在低温的条件下加压,使空气液化;2、然后控制温度使氮气从空气中分离出来。因为液态氮的沸点是零下196度,而液态氧的沸点是零下183度。不过由于加压使分子间的间隙变小的原因,它们的沸点都会有相应的升高。但是液态氮的沸点始终要比液态氧低,因此只要控制温度,使温度在它们的沸点之间,就可以使氮气蒸发,剩下的就是液态氧了。

当然分离液态空气法还有一些其它具体的步骤,比如需要把空气预冷,还要净化掉其中的某些杂质等。得到的氧气纯度可以达到99.6%,氮气纯度更是高达99.9%。如果增加附加装雷,还能提取出稀有的惰性气体。而且这种方法的成本低,产量大,技术要求也不高,所以是工业制氧气的第一选择。1903年,德国林德公司就制造了世界上第一台深冷空气制氧机,至今已有100多年的历史。

分子筛制氧法是一项科技含量比较高的制取氧气的方法。它利用的是氮分子大于氧分子的性质,使用高科技制取的分子筛,好像筛细沙一样,把氧分子从空气中筛出来,从而实现分离氧气的办法。分子筛被安装于吸附器的入口处,用压缩机把干燥的空气压入真空的吸附器时,由于氮分子比较大,就被分子筛吸附住,氧分子较小才能通过分子筛进入吸附器。

这种方法对技术的要求比较高,是现代才出现的制氧气方法,它的最大缺点是每次制取的氧气量少,需要反复制取,而分子筛上面一旦吸附了太多氮分子,就会影响制取的速度和氧气的纯度,因此只适合小型制氧,可以作为家用或医用的制氧装备。

膜分离法是膜分离技术的应用,也是现代技术应用的一种制取氧气的方法。它是在一定的压力下,让空气通过具有集氧功能的薄膜,通过多层膜分离,以提高氧气的纯度的一种制取氧气的方法。其缺点基本上和分子筛制氧法相同。

电解制氧法是最接近实验室制取氧气的一种方法。上面三种方法都是运用空气和氧气的物理性质来制取氧气的。而这种方法则是利用水的化学性质来制取氧气的。它利用水电解分解成氧气和氢气,在制取氧气的同时还能制取氢气。不过这种方法耗电量惊人,非常不经济,只有在动能过剩的时候,才有可能考虑把动能转化成为电能,用于电制水制取氧气,制取的量也相当少。

至于实验利用高锰酸钾和氯酸钾,根本就不可能运用到工业中,那只是在实验室研究极少量的氧气制取时,才使用的方法。

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