制 氧 技 术(精品)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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：,2H,2,O=O,2,2H,2,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,1M,3,的氧气同时可以生产氢气,2M,3,；,纯度高；,耗电量大，每生产,1M,3,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+O,2,=2BaO,2,2BaO,2,=2BaO+O,2,，,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,72000M,3,/h,，国外最大的制氧机在巴西，制氧能力为,110000M,3,/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,1M,3,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,4000M,3,/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-273.16,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,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,物理大气压（,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,1.01310,5,Pa,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/cm,2,表示。,1,工程大气压,9.8110,4,Pa,2.2.1.3mmH,2,O,柱和,mmHg,柱,在压力测量中，往往直接读出水柱和水银柱的高度，因此就直接用,mm,水柱和,mm,水银柱来表示压力的大小。如一个工程大气压就是,1000mm,水柱，正常人的血压值是,125/85,，其实就是高压,125mm,水银柱，低压,85mm,水银柱。,1mmH,2,O,9.81Pa,mmHg,133.32Pa,2.2.2,压力单位换算,1MPa=10,6,Pa,1 kgf/cm,2,=9.81,10,4,Pa0.1MPa,1MPa 10kgf/cm,2,1bar=10,5,Pa=0.1MPa 1kgf/cm,2,2.2.3,绝对压力与表压力的关系,