分离液态空气法.pdf

空气中的主要成分是氧气和氮气 利用氧气和氮气的沸点不同，从空气中制备氧气称空气分离法首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳 、乙炔 、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质)、然后进行压缩、冷却，使之成为液态空气 然后，利用氧和氮的沸点的不同，在 精馏塔 中把液态空气多次蒸发和冷凝，将氧气和氮气分离开来，得到纯氧(可以达到 99．6％的纯度 )和纯氮 (可以达到99． 9％的纯度 )如果增加一些附加装置，还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体由空气分离装置产出的氧气，经过压缩机的压缩，最后将压缩氧气装入高压钢瓶贮存，或通过管道直接输送到工厂、车间使用 使用这种方法生产氧气，虽然需要大型的成套设备和严格的安全操作技术，但是产量高，每小时可以产出数干、万立方米的氧气，而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存 的空气，所以从1903 年研制出第一台深冷空分制氧机 以来，这种制氧方法一直得到最广泛的应用工业制氧 是指制造大量氧气，大致可分为以下几种方法1、空气冷冻分离法空气中的主要成分是氧气和氮气利用氧气和氮气的沸点不同，从空气中制备氧气称空气分离法首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔 、碳氢化合物 等气体和灰尘等杂质)、然后进行压缩、冷却，使之成为液态空气 。

然后，利用氧和氮的沸点的不同，在 精馏塔 中把 液态空气 多次蒸发和冷凝，将氧气和氮气分离开来，得到纯氧(可以达到 99．6％的纯度 )和纯氮 (可以达到 99 ．9％的纯度 )如果增加一些附加装置，还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体 由 空气分离 装置产出的氧气，经过压缩机的压缩，最后将压缩氧气装入高压钢瓶 贮存， 或通过管道直接输送到工厂、车间使用 使用这种方法生产氧气，虽然需要大型的成套设备 和严格的安全操作技术，但是产量高，每小时可以产出数干、万立方米的氧气，而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气，所以从1903 年研制出第一台 深冷空分制氧机以来，这种制氧方法一直得到最广泛的应用2、分子筛 制氧法（ 吸附法 ）利用氮分子大于氧分子 的特性， 使用特制的 分子筛 把空气中的氧离分出来首先， 用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛 进入抽成真空的吸附器中，空气中的氮分子即被分子筛所吸附，氧气进入吸附器内，当吸附器内氧气达到一定量（压力达到一定程度）时，即可打开出氧阀门放出氧气经过一段时间，分子筛吸附的氮逐渐增多，吸附能力减弱，产出的氧气纯度下降，需要用 真空泵 抽出吸附在分子筛上面的氮，然后重复上述过程。

这种制取氧的方法亦称吸附法 最近，利用 吸附法 制氧的小型 制氧机 已经开发出来，便于家庭使用3、电解制氧法把水放入 电解槽 中，加入氢氧化钠或氢氧化钾 以提高水的电解度，然后通入直流电，水就分解为氧气和氢气每制取一立方米氧，同时获得两立方米氢用电解法 制取一立方米氧要耗电 12—15 千瓦小时，与上述两种方法的耗电量（0．55—0．60 千瓦小时）相比，是很不经济的所以，电解法 不适用于大量制氧另外同时产生的氢气如果没有妥善的方法收集，在空气中聚集起来，如与氧气混合， 容易发生极其剧烈的爆炸所以，电解法 也不适用家庭制氧的方法二）化学制氧工业和 医用氧气 均购自制氧厂 工厂制氧的原料是空气，故价格非常便宜但是， 氧气的贮存（ 高压氧 气用 钢瓶 、液氧 要用特殊 贮罐 ）、运输、使用不太方便因此远离氧气厂的偏远山区运输困难，另外有些特殊环境如病人家中、高空飞行 、水下航行的潜艇、潜水作业、矿井抢救等携带巨大笨重的钢瓶 极为不便， 小型钢瓶贮氧量小，使用时间短， 因此就出现化学制氧法， 在化合物中以无机过氧化物 含氧量最多且易释放，目前化学制氧多采用过氧化物 来制氧对无机过氧化合物的科学研究开始于18 世纪。

1798 年德国 自然科学家洪堡(Alexandervon Humboldt) 采用在高温中把氧化钡 氧化的方法，制取了过氧化钡 1810 年法国 化学家 盖一吕萨克 (Joseph —Louis Gay —Lussac) 和泰纳尔 (Louis —Jacques Thenard)合作制取了 过氧化钠 和过氧化钾 1818 年泰纳尔又用酸处理过氧化钡 ，再经蒸馏发现了过氧化氢 200 年来，化学家 们不断地研究，发现大量无机过氧化合物这些过氧化物 ，在遇热或遇水或遇其他化学试剂 的时候，很容易析出氧气常用的过氧化物有以下几种：1、液体过氧化物（液体产氧剂）—双氧水双氧水的化学名称是过氧化氢 (H2O2) ，为无色透明液体，有微弱的特殊臭氧味，是很不稳定的物质，在遇热、遇碱、混入杂质等许多情况下都会加速分解温度每升高5℃，它的分解速度就要增加1．5 倍即便是稀释后浓度为35 ％的双氧水，在pH 值增加 (例如贮存在含碱 玻璃瓶 里)超过 6 个小时就要发生急剧分解双氧水中混入少量杂质（如铁、铜、黄铜 、青铜、 铅、银、铬、锰等 金属粉末 或它们的盐类），即便在室温下， 同样要引起急剧的分解，产生氧气。

双氧水是过氧化物中最基本的物质，也是各国科学家最早认识的化学产氧剂双氧水具有产氧量较大 (30％的 稀释液 中，有效 氧含量 为 14．1％)和成本较低的好处但是，双氧水是强腐蚀剂 ，稍稍不慎便会造成人身伤害，而且在许多情况下还可引起爆炸或燃烧，无论在使用或贮存、运输中都属于危险品 比如：在 常压 下，双氧水的蒸汽浓度达到40% 以上时，温度过高即有爆炸危险双氧水与有机物混合，能生成敏感和强烈的高效炸药 双氧水与 醇类 、甘油等有机物混合，就形成极危险的爆炸性混合物 双氧水是强烈氧化剂，对有机物、 特别对纺织物和纸张有腐蚀性，与大多数可燃物接触都能自行燃烧实验室中常用过氧化氢 或高锰酸钾 分解制取氧气的方法，具有反应快、 操作简便、 便于收集等特点，但成本高，无法大量生产，只能用于实验室中工业生产 则需考虑原料是否易得、价格是否便宜、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影响等空气中约含21% 的氧气，这是制取氧气的廉价、易得的原料因为任何液态物质都有一定的沸点，人们正是利用了物质的这一性质，在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发由于氮 的沸点是 -196 ℃，比液态 氧（-183 ℃）低，因此氮气首先从 液态空气 中蒸发出来，剩下的主要就是液态氧 了。

为了便于贮存、运输和使用，通常把氧气加压到15000kPa ，并贮存在漆成蓝色的钢瓶中近年来， 膜分离 技术得到迅速发展利用这种技术，在一定压力下，让空气通过具有富集氧气功能的薄膜， 可得到含氧量较高的富氧空气利用这种膜进行多级分离，可以得到含90%以上氧气的富氧空气富氧膜 的研究在医疗、发酵工业、化学工业、富氧燃烧 等方面得到重要应用2工业制氧与实验室制氧区别实验室制取的氧气是少量的，属于 化学变化 ；而工业上是利用空气分离 的方法大量制取氧气，原料来源广泛，使得成本降低，是利用了物质的基本性质（物理性质 ）工业制氧是将空气降温至液化，然后慢慢升温，利用各种气体的沸点不同，除去其他气体，从而制得较纯的氧气实验室一般有5 种制法 (成本较高）1.加热高锰酸钾. 2.氯酸钾 与二氧化锰共热. 3.双氧水加入二氧化锰. 4.过氧化钠 通入二氧化碳. 5.过氧化钠加入水. 。