工业制氧的各种方法.ppt

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1、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12～15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=2BaO22BaO2=2BaO

2、+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。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，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

3、，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。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；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

4、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

5、吹入转炉使铁中的碳、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：

6、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，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（

7、℃）、华氏温标（℉）、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。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℃

8、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。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-273.16t＝（F-32