工業(yè)制法
1、分離液態(tài)空氣法
在低溫條件下加壓,使空氣轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài),然后蒸發(fā),由于液態(tài)氮的沸點是‐196℃,比液態(tài)氧的沸點(‐183℃)低,因此氮氣首先從液態(tài)空氣中蒸發(fā)出來,剩下的主要是液態(tài)氧。
空氣中的主要成分是氧氣和氮氣。利用氧氣和氮氣的沸點不同,從空氣中制備氧氣稱空氣分離法。畢節(jié)市天利氣體有限責(zé)任公司提及首先把空氣預(yù)冷、凈化(去除空氣中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳?xì)浠衔锏葰怏w和灰塵等雜質(zhì))、然后進行壓縮、冷卻,使之成為液態(tài)空氣。然后,利用氧和氮的沸點的不同,在精餾塔中把液態(tài)空氣多次蒸發(fā)和冷凝,將氧氣和氮氣分離開來,得到純氧(可以達到99.6%的純度)和純氮(可以達到99.9%的純度)。如果增加一些附加裝置,還可以提取出氬、氖、氦、氪、氙等在空氣中含量極少的稀有惰性氣體。由空氣分離裝置產(chǎn)出的氧氣,經(jīng)過壓縮機的壓縮,最后將壓縮氧氣裝入高壓鋼瓶貯存,或通過管道直接輸送到工廠、車間使用。使用這種方法生產(chǎn)氧氣,雖然需要大型的成套設(shè)備和嚴(yán)格的安全操作技術(shù),但是產(chǎn)量高,每小時可以產(chǎn)出數(shù)千、萬立方米的氧氣,而且所耗用的原料僅僅是不用買、不用運、不用倉庫儲存的空氣,所以從1903年研制出第一臺深冷空分制氧機以來,這種制氧方法一直得到最廣泛的應(yīng)用。
2、膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)得到迅速發(fā)展。利用這種技術(shù),在一定壓力下,讓空氣通過具有富集氧氣功能的薄膜,可得到含氧量較高的富氧空氣。利用這種膜進行多級分離,可以得到百分之九十以上氧氣的富氧空氣。
3、分子篩制氧法(吸附法)
利用氮分子大于氧分子的特性,使用特制的分子篩把空氣中的氧離分出來。首先,用壓縮機迫使干燥的空氣通過分子篩進入抽成真空的吸附器中,空氣中的氮分子即被分子篩所吸附,氧氣進入吸附器內(nèi),當(dāng)吸附器內(nèi)氧氣達到一定量(壓力達到一定程度)時,即可打開出氧閥門放出氧氣。經(jīng)過一段時間,分子篩吸附的氮逐漸增多,吸附能力減弱,產(chǎn)出的氧氣純度下降,需要用真空泵抽出吸附在分子篩上面的氮,然后重復(fù)上述過程。這種制取氧的方法亦稱吸附法.利用吸附法制氧的小型制氧機已經(jīng)開發(fā)出來,便于家庭使用。
4、電解制氧法
把水放入電解槽中,加入氫氧化鈉或氫氧化鉀以提高水的電解度,然后通入直流電,水就分解為氧氣和氫氣。畢節(jié)市天利氣體有限責(zé)任公司了解到每制取一立方米氧,同時獲得兩立方米氫。用電解法制取一立方米氧要耗電12~15千瓦小時,與上述兩種方法的耗電量(0.55~0.60千瓦小時)相比,是很不經(jīng)濟的。所以,電解法不適用于大量制氧。另外同時產(chǎn)生的氫氣如果沒有妥善的方法收集,在空氣中聚集起來,如與氧氣混合,容易發(fā)生極其劇烈的爆炸。所以,電解法也不適用家庭制氧的方法。