工業(yè)上常用的制氧方法有:
其中,低溫精餾分離方法是目前普遍采用的方法,特點(diǎn)是生產(chǎn)成本低,技術(shù)成熟,不僅最經(jīng)濟(jì),又能大量生產(chǎn)氧、氮?dú)?,而且適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn),是主要的制取方法。
1.低溫精餾分離法
低溫精餾分離法制氧就是以自然界中的空氣為原料,先使空氣在低溫下液化。然后在精餾塔中利用氧、氮各組分沸點(diǎn)不同,分離為氧氣和氮?dú)狻?
空分裝置的工作過程:
空氣的過濾和壓縮
壓縮空氣的初步冷卻
空氣的凈化,包括水分和碳?xì)湮锏娜コ?
空氣被冷卻到液化溫度
冷量的制取
液化和精餾
危險(xiǎn)雜志的排除
2.吸附法
變壓吸附法是20世紀(jì)50年代末才開發(fā)成功的,由于其獨(dú)有的靈活方便、投資少、能耗低的優(yōu)點(diǎn),近年來變壓吸附空分富氧技術(shù)在中小規(guī)模富氧應(yīng)用領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。
氮分子含有孤對電子而極性大于氧并且有較大的四極矩,因而N2與沸石骨架中陽離子的作用力強(qiáng)??諝庵饘油ㄟ^沸石柱后,氣相中的含氧量逐漸提高,這樣便可得到富氧流出氣。
一套變壓吸附制氧(制氮)系統(tǒng)主要包括三部分:空氣壓縮系統(tǒng)、壓縮空氣預(yù)處理系統(tǒng)、吸附分離系統(tǒng)。
變壓吸附空氣分離的技術(shù)進(jìn)步主要集中在兩個方面:
變壓吸附空分工藝過程的改進(jìn),使過程更加節(jié)能高效;
變壓吸附空分吸附劑性能的改進(jìn)。
吸附劑是變壓吸附技術(shù)的基礎(chǔ),吸附劑的性能決定著吸附分離效果,從而決定著吸附設(shè)備投資和分離的經(jīng)濟(jì)性。
特點(diǎn):
1)開停車方便:原始開車幾十分鐘左右可按要求獲得合格產(chǎn)品。臨時停車后重新啟動即可迅速恢復(fù)供給合格產(chǎn)品。
2)操作彈性大。
3)自動化程度高。整個吸附分離過程由PLC或DCS控制,可以實(shí)現(xiàn)無人操作。
4)操作成本較低。運(yùn)行成本較低,主要操作成本為電耗,先進(jìn)的裝置電耗≤0.4kW?h/m3(O2)。
5)分子篩壽命長。在正常操作情況下一般可使用8~10年,無環(huán)境污染。
6)投資省,一次性投資低。
3.電解法
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。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,是很不經(jīng)濟(jì)的。所以,電解法不適用于大量制氧。