工业制氧的各种方法-精品文档

（℉）、热力学温标（K）三种。
2.1.1摄氏温标
• 标准大气压下，纯水的冰点是摄氏零度，
沸点是100度，将其分为100等分，每一等 分代表摄氏1度，用符号℃标记。
• 仪表指示的温度通常为摄氏温标。
2.1.2华氏温标
• 标准大气压下，纯水的冰点是华氏32度，
沸点是212度，将其分为180等分，每一等 分代表华氏1度，用符号℉标记。
• 单位面积上所受的垂直作用力称为压力。压
力的名称是“帕斯卡”，单位符号为Pa。每 平方米面积上作用1牛顿的力而产生的压力 为1 Pa。
2.2.1常用的压力单位
2.2.1.1物理大பைடு நூலகம்压（at）：
温度0℃、纬度45°海平面上大气的平均 压力。物理大气压也称标准大气压。
1标准大气压＝1.013×105Pa
15度；
• 不适宜大量生产氧气。
1.2化学法：
• 将氯酸钾加热分解出氧气，1公斤氯酸钾能
放出270升氧气；
• 氧化钡加热生成过氧化钡，再加热放出氧
气，2BaO+O2=2BaO2 2BaO2=2BaO+O2， 1公斤氧化钡可以制取100升氧气。
化学法的特点：
• 原料贵重，消耗量大； • 生产能力小； • 不适宜大量生产氧气。
制氧技术 zhiyangjishu
第一章 工业制氧的方法
1.氧气的生产方法
• 水电解法； • 化学法； • 空气分离法：
低温法、吸附法、膜分离法
1.1水电解法：
将水电解而产生氧气：
2H2O=O2＋2H2
水电解的特点：
• 可以同时生产氧气和氢气； • 较危险，氢气属于易燃易爆气体； • 每生产1M3的氧气同时可以生产氢气2M3； • 纯度高； • 耗电量大，每生产1M3的氧气耗电量约12～
吸附法流程图：
吸附法的特点：
• 流程简单，常温运行，设备便易，投资少； • 全自动控制，制氧快速，能耗低，生产1M3氧气的能耗
只有0.4KWH；
• 产品单一，不能同时生产氧和氮； • 纯度低，氧纯度只有90%～93%； • 分子筛体积大，不适合大型化生产，一般用在小于
4000M3/H氧气的场合；
不同 ；
• 在膜中形成气体浓度梯度；
膜分离法的特点
• 产品纯度低，氧纯度只有40～50%； • 可以生产高纯度的氮气； • 装置简单，操作方便； • 运动元件及易损件少，运行较平衡； • 分离膜易堵塞； • 分离膜制造困难，价格高； • 不适合大型化生产。
2.氧、氮、氩的用途
2.1氧气的用途： 钢铁行业：将高纯氧吹入转炉使铁中的碳、
用于搅拌钢水来保持恒定的温度和成份的同一，不 锈钢精炼中去除一氧化碳和减少铬的损失 ；
• 机械工业：铝、镁、铜及合金和不锈钢的焊接保护
气；
• 电子工业：保护气和热传导； • 照明：用于白炽灯和荧光灯泡的充气，在氖灯中制
造蓝光 。
第二章 低温热力学基础
2.1温度
• 表示物质的冷、热程度； • 温度是物质分子热运动平均动能的度量； • 温度越高，分子热运动的平均动能就越大； • 温度的数值用“温标”来表示； • 温标是衡量物质温度的标尺； • 常用的温标有：摄氏温标（℃）、华氏温标
1.3空气分离法
1.3.1低温法
将空气压缩、冷却，使空气饱和液化， 利用氧、氮组分的沸点差，用精馏的 方法将氧氮分离，从而获得高纯度的 氧和氮。低温法是实现空气分离是深 冷与精馏的组合，是目前应用最为广 泛的空气分离方法，在国内外的制氧 行业中占统治地位。
低温法的特点：
• 产量大：目前国内最大的制氧机在宝钢，
硫、磷、硅等杂质氧化，可以大缩短冶炼 的时间，提高钢的质量； 有色金属行业：用富氧代替空气进行熔炼， 可以降低能耗，减少有害烟气量，提高设 备生产能力；
化学工业：合成氨生产化肥过程中使用氧气 可以强化工艺过程，提高化肥产量；
能源工业：煤气化及煤气化联合发电等。 机械工业：金属切割及焊接；
国防工业；液氧可做火箭和超音速飞机的助 燃剂，液氧浸泡的可燃物可做炸药；
医疗部门：病人的急救及辅助治疗。
2.2氮气的用途
• 冶金、电子与石油工业：保护气； • 化学工业：合成氨生产化肥、硝酸、炸药、
塑料等；
• 食品工业：食品的速冻、保鲜与防腐； • 医疗部门：冷冻剂； • 高科技行业：利用液氮的低温可使某些材
料获得超导性能。
2.3氩气的用途
• 金属冶炼：用于置换气体防止工艺流程中的氧化 ，
• 西方国家常用华氏温标。
2.1.3热力学温标
• 热力学温标又称绝对温标或开尔文温标。 • 绝对温标规定：在标准大气压下纯水的三相点为
273.16度，沸点与三相点间分为100格，每格为1 度，用符号K表示。
• -273.16 ℃定为绝对零度。 • 从绝对零度算起，绝对温标与摄氏温标的刻度相
同。
• 绝对零度只能接近，无法达到。 • 工程常用绝对温标。
• 分子筛切换时间太短（两分钟），系统容易出故障，不
适合连续运转。
1.3.3膜分离法
利用有机聚合膜的选择渗透性，从气体混合 物中将氧、氮分离，获得富氧气体。
膜分离法原理
• 氧、氮、氩透过膜的速率不同，氧＞氩＞氮，
氧气透过膜的速度约为氮气的4～5倍；
• 分离膜很薄，而且具有很多的微孔 ； • 分离膜对不同的气体组分具有选择透过性 ； • 不同气体组分在分离膜中的溶解度和扩散系数
制氧能力为72000M3/h，国外最大的制氧机 在巴西，制氧能力为110000M3/h。
• 氧气和氮气纯度高：氧气的纯度可达99.6%
以上，氮气纯度可达99.999%；
• 电耗低； • 适宜大规模生产； • 可以同时生产氩气等稀有气体。
1.3.2吸附法
让空气通过分子筛吸附塔，利用分子筛对空 气中的氧、氮组分选择性吸附而使空气分 离获得氧气。
2.1.4各温标之间的换算关系
• 同一温度的摄氏温标数值为t，华氏温标数
值为F，热力学温标的数值为T，各温标之 间的换算关系为： t＝T-273.16 t＝（F-32）/1.8 T＝t＋273.16 F＝1.8t＋32
• 摄氏温标与绝对温标的刻度值大小相同，
其温差值也是相同的，不用换算。
2.2压力
2.2.1.2工程大气压
• 工程技术上常用的压力单位。工程大气压
指每平方厘米面积上作用1千克力而产生的 压力，单位可用kgf/cm2表示。