第一章　工业制氧的方法.ppt

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=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。 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，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 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：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（℃）、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 ℃定为绝