制氧技术null制 氧 技 术
zhiyangjishu制 氧 技 术
zhiyangjishu
第一章 工业制氧的方法第一章 工业制氧的方法1.氧气的生产方法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:1.1水电解法:将水电解而产生氧气:
2H2O=O2+2H2
水电解的特点: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。
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null制 氧 技 术
zhiyangjishu制 氧 技 术
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第一章 工业制氧的方法第一章 工业制氧的方法1.氧气的生产方法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:1.1水电解法:将水电解而产生氧气:
2H2O=O2+2H2
水电解的特点: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: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: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: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
图:吸附法流程图:吸附法的特点: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.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;
null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
获得超导性能。
2.3氩气的用途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 低温热力学基础第二章 低温热力学基础2.1温度2.1温度
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2.1.1摄氏温标
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=1.013×105Pa
2.2.1.2工程大气压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。
1工程大气压=9.81×104Pa2.2.1.3mmH2O柱和mmHg柱2.2.1.3mmH2O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。
1mmH2O=9.81Pa
mmHg=133.32Pa2.2.2压力单位换算2.2.2压力单位换算1MPa=106Pa
1 kgf/cm2=9.81×104Pa≈0.1MPa
1MPa ≈10kgf/cm2
1bar=105Pa=0.1MPa ≈1kgf/cm22.2.3绝对压力与表压力的关系2.2.3绝对压力与表压力的关系
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