공업적 제조 방법
1. 액체 공기 분리법
저온 조건에서 공기를 가압하여 공기를 액체 상태로 만든 후 증발시킵니다. 액체질소로 인해 끓는점이 -196°C로 액체산소의 끓는점(-183°C)보다 낮기 때문에 액체공기에서 질소가 먼저 증발하고 나머지는 주로 액체산소이다.
공기 중의 주요 성분은 산소와 질소입니다. 공기에서 산소를 생성하기 위해 산소와 질소의 서로 다른 끓는점을 이용하는 것을 공기 분리라고 합니다. 먼저, 공기를 사전 냉각 및 정화(소량의 수분, 이산화탄소, 아세틸렌, 탄화수소 및 기타 가스와 공기 중의 먼지 및 기타 불순물을 제거하기 위해)한 다음 압축 및 냉각하여 액체 공기로 만듭니다. 그런 다음 산소와 질소의 끓는점 차이를 이용하여 증류탑에서 액체 공기를 여러 번 증발 및 응축하여 산소와 질소를 분리하여 순수한 산소(순도는 99.6에 도달할 수 있음)와 순수한 질소(순도는 99.9에 도달할 수 있음)를 얻습니다. 청정). 추가 장치를 추가하면 아르곤, 네온, 헬륨, 크립톤, 크세논 및 기타 공기 중에 함유량이 거의 없는 희귀한 불활성 가스도 추출할 수 있습니다. 공기 분리 장치에서 생산된 산소는 압축기에 의해 압축되고, 최종적으로 압축된 산소는 고압 실린더에 넣어 저장되거나 파이프라인을 통해 공장 및 작업장으로 직접 이송되어 사용됩니다. 이 방법을 사용하여 산소를 생산하려면 대규모의 완전한 장비 세트와 엄격한 안전 운영 기술이 필요하지만 출력이 높고 시간당 수천 또는 수천 입방 미터의 산소를 생산할 수 있으며 소비되는 원자재는 구매할 필요가 없습니다. 창고에 보관된 공기를 운반하지 않으므로 1903년 최초의 극저온 공기 분리 산소 발생기가 개발된 이후 가장 널리 사용되는 산소 발생 방식입니다.
2. 막분리 기술
막분리 기술은 빠르게 발전하고 있다. 이 기술은 일정 압력 하에서 산소부화 기능을 갖춘 멤브레인을 통해 공기를 통과시켜 산소 함량이 더 높은 산소부화 공기를 얻는 기술입니다. 다단계 분리에 이 막을 사용하면 산소 함량이 90% 이상인 산소가 풍부한 공기를 얻을 수 있습니다.
3. 분자체 산소 제조법(흡착법)
질소 분자가 산소 분자보다 크다는 특성을 이용하여 특수한 분자체를 사용하여 공기 중의 산소를 분리한다. 먼저, 압축기를 사용하여 분자체를 통해 건조한 공기를 진공 흡착기로 밀어 넣습니다. 공기 중의 질소 분자는 분자체에 흡착되고, 흡착기의 산소가 일정량에 도달하면 산소가 흡착기로 들어갑니다. 압력이 특정 수준에 도달하면) 산소 배출 밸브를 열어 산소를 방출할 수 있습니다. 일정 시간이 지나면 분자체에 흡착된 질소가 점차 증가하고 흡착 능력이 약해지며 생성된 산소의 순도가 감소합니다. 진공 펌프를 사용하여 분자체에 흡착된 질소를 추출해야 합니다. 위의 과정을 반복하세요. 이러한 산소발생방식은 흡착방식이라고도 하며, 흡착방식을 이용하여 산소를 생성하는 소형 산소발생기가 개발되어 가정용으로 편리하다.
4. 전해산소 제조방법
전해조에 물을 넣고 수산화나트륨이나 수산화칼륨을 첨가하여 물의 전기분해도를 높인 후 직류를 통전시키고, 물은 산소와 수소로 분해됩니다. 생산된 산소 1입방미터마다 2입방미터의 수소가 얻어집니다. 전기분해로 1m3의 산소를 생산하는 데는 12~15kWh의 전력이 소모되는데, 이는 위 두 가지 방식의 전력소비(0.55~0.60kWh)에 비해 매우 비경제적이다. 따라서 전기분해 방식은 대규모 산소 생산에는 적합하지 않다. 또한, 동시에 발생하는 수소가스는 제대로 포집되지 않으면 공기 중에 축적되고, 산소와 혼합되면 극도로 격렬한 폭발을 일으키기 쉽습니다. 따라서 전기분해방식은 가정용 산소생산 방식에는 적합하지 않다.