Как получают кислород в промышленности

Кислород — это один из самых востребованных технических газов. Он используется при плавке металлов, в производстве стекла и химических веществ, в медицинских системах подачи воздуха и очистке сточных вод. Поскольку газ постоянно требуется в больших объемах, важно выбрать оптимальный способ его производства.

Криогенная дистилляция воздуха

Это основной промышленный метод, применяемый для получения кислорода высокой чистоты — до 99,95%. Воздух сначала очищают от пыли, влаги и углекислого газа, затем охлаждают и сжижают. Полученную жидкую смесь разделяют на компоненты — кислород, азот, аргон — по температуре кипения.

Преимущества:

• обеспечивает получение газа высокой чистоты;

• позволяет одновременно производить азот и аргон;

• отличается низкой себестоимостью при крупносерийном производстве.

Недостаток: дорогостоящее и энергоемкое оборудование. Поэтому такие установки используют на крупных металлургических и химических предприятиях.

Адсорбционный метод (PSA)

Технология основана на том, что при пропускании сжатого воздуха через специальные адсорбенты азот поглощается, а кислород остается и подается потребителю. Процесс идет при переменном давлении и может работать непрерывно.

Преимущества:

• быстрый запуск и остановка;

• компактность оборудования;

• чистота кислорода до 95%;

• возможность установки непосредственно на предприятии.

Недостатки:

• ниже чистота по сравнению с криогенным методом;

• требуется периодическая замена адсорбентов.

Такой способ широко применяют на средних и малых производствах, а также в медицинских учреждениях. На его основе работают кислородные генераторы, которые позволяют получать газ прямо на месте потребления, без доставки и хранения баллонов.

Мембранный способ

Этот метод основан на применении полупроницаемых мембран, через которые кислород проходит быстрее, чем азот. В результате на выходе формируется смесь с повышенным содержанием кислорода (до 40%).

Преимущества:

• простота конструкции;

• минимальные затраты энергии;

• высокая надежность.

Недостатки:

• низкая чистота газа;

• ограниченные возможности масштабирования.

Мембранные установки часто применяются для получения кислородно-азотных смесей в системах пожаротушения и на небольших производствах.

Электролиз воды

Менее распространенный способ — разложение воды под действием электрического тока. На аноде выделяется кислород, на катоде — водород.

Преимущества:

• высокая чистота газа;

• экологичность процесса.

Недостатки:

• высокая энергоемкость,

• экономически невыгоден при промышленных объемах.

Что влияет на выбор метода

Выбор технологии зависит от:

• требуемой чистоты кислорода;

• объемов потребления;

• доступной энергии и условий эксплуатации;

мобильности оборудования.

Для крупных заводов оптимальна криогенная дистилляция, для средних — PSA-системы, а для малых производств — мембранные установки.

Заключение

Промышленное получение кислорода — это сочетание физико-химических процессов и инженерных решений. Современные установки позволяют производить газ нужной чистоты с минимальными затратами. А компактные генераторы обеспечивают предприятия собственным источником кислорода, повышая автономность и снижая себестоимость продукции.

Источник: https://www.provita.ru/articles/promyshlennoe-poluchenie-kisloroda/