Каковы методы отделения кислорода в воздухе？

Основными компонентами воздуха являются кислород и азот, которые находятся в молекулярном состоянии соответственно. Молекулы - это мельчайшие частицы, сохраняющие свои первоначальные свойства. Диаметр составляет порядка 10-8 см, а количество молекул очень велико, и они постоянно находятся в нерегулярном движении. Следовательно, кислород, азот и другие молекулы в воздухе однородны. Сложнее отделить те, которые смешаны друг с другом. В настоящее время существует три метода разделения.

(1) Низкотемпературный метод ( установка жидкого кислорода)

Сначала воздух сжимается и расширяется для охлаждения. Пока воздух не сжижается, температуры испарения (точки кипения) кислорода и азота различны (при атмосферном давлении температура кипения кислорода составляет 90K, а температура кипения азота составляет 77K). Азот с низкой температурой кипения относительно невысок. Благодаря тому, что кислород легко испаряется, пар с более высокой температурой и жидкость с более низкой температурой удерживаются в контакте друг с другом в ректификационной колонне. Больше азота в жидкости испаряется, а в газе конденсируется больше кислорода. Заставляет подняться. Содержание азота в паре продолжает увеличиваться, а содержание кислорода в жидкости ниже по потоку продолжает увеличиваться, так что достигается разделение воздуха. Для разжижения воздуха необходимо охладить воздух до температуры ниже 100К. Этот тип охлаждения называется глубокой заморозкой; а процесс разделения жидкости и воздуха с использованием разницы температур кипения называется ректификацией. Низкотемпературный метод разделения воздуха представляет собой сочетание глубокого охлаждения и ректификации. В настоящее время является наиболее широко используемым методом разделения воздуха.

(2) Метод адсорбции ( Генератор кислорода PSA)

Он позволяет воздуху проходить через адсорбционную колонну, заполненную определенным пористым материалом и одноразовым ситом. Он использует молекулярные сита для избирательной адсорбции различных молекул. Некоторые молекулярные сита обладают высокими характеристиками адсорбции азота, позволяя молекулам кислорода проходить сквозь них. Следовательно, можно получить кислород более высокой чистоты; поскольку адсорбционная способность адсорбента ограничена, когда адсорбция определенной молекулы достигает насыщения, нет возможности продолжать адсорбцию, и адсорбированный материал необходимо удалить, чтобы восстановить адсорбционную способность. Этот процесс называется «регенерация». Следовательно, для обеспечения непрерывной подачи газа необходимо попеременно использовать более двух адсорбционных колонн. Методом регенерации может быть метод снижения давления ((PSA). Этот метод имеет простой процесс, удобное управление и низкие эксплуатационные расходы, но его труднее получить продукты высокой чистоты. Чистота продукта по кислороду составляет около 93 % .Кроме того, он подходит только для сепарационных устройств с не слишком большой производительностью (менее 4000 м3 / ч).

(3) Метод мембранного разделения

Он использует селективность проникновения некоторых органических полимерных мембран. Когда воздух проходит через мембрану (0,1μ м) или половолоконной мембраны, скорость прохождения кислорода через мембрану примерно в 4-5 раз выше, чем у азота, что позволяет получить кислород и азот. инвестиции. Однако концентрация, обогащенная кислородом, обычно подходит для средних и малых размеров, поэтому она подходит только для обогащенного кислородом сжигания и церемониального ухода за здоровьем.