工业制取氧气要考虑哪些实际情况

1. 氧气的实验室与工业制法

实验室可以用什么方法制备氧气？
从制备氧气的原理（一般就是指利用哪个化学反应得到所需的气体）来说，我们的课本中学习了用氯酸钾或高锰酸钾的分解反应得到氧气。这两个化学反应分别产生氧气的化学方程式是：
2KClO3MnO2=△K2MnO4+MnO2+O2 ↑
这两个反应都是固体药品（一种或加入催化剂）加热就能得到气体，所以反应都能在配有单孔橡皮塞的试管中进行，制备装置均可采用（如果药品是高锰酸钾，为防止其粉末进入导气管，在试管口内还要放一团棉花）：在其他的化学教材中还经常介绍另一种用于实验室制氧气的反应：所用药品是一种叫“过氧化氢（H2O2）”物质的水溶液（俗称“双氧水”），因为过氧化氢在二氧化锰做催化剂时很容易分解出氧气，这个反应的化学方程式是：
2H2O2MnO2=2H2O+O2↑
这个反应是液体（双氧水）与固体二氧化锰接触后迅速产生氧气，不需加热，所以制备装置也要改变为（在锥形瓶中放二氧化锰固体，从长颈漏斗加入双氧水）：
从以上不难总结出，实验室是依据反应物的状态、反应发生的条件来选择制备气体的装置的。在初中阶段，我们只学习这两种制备气体的装置，这就是固体加热制气体，还有就是用固体与液体接触制气体。
氧气的工业制法，它是利用氧气和氮气的（沸点）不同分离出氧气。具体步骤是：首先将空气（净化）除去杂质等，然后在（高压低温）的条件下，使空气（液化），控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的（氮气）先蒸发出来，余下的是沸点较高的（淡蓝）色液态氧气，贮存使用。

2. 工业上如何制取氧气

工业上要考虑成本,而空气中21%都是氧气,因此可以通过降温或加压使空气中的氧气液化,即分离液态空气法：

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。
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。

3. 工业制氧的原理及方法

氧气的工业制法是利用液氮的沸点比液态氧气的沸点低，从而制得工业氧气。采用的方法为物理方法。

工业氧气的制法

首先采用低温加压的方式，将空气液化。然后调节温度，利用液态氮的沸点低于液态氧，将液态氮蒸腾出去，剩下的即主要为液态氧。

液氧危害因素

火灾危险性

液氧是不可燃的，但它能强烈地助燃，火灾危险性为乙类。它和燃料接触通常也不能自燃，如果两种液体碰在一起，液氧将引起液体燃料的冷却并凝固。凝固的燃料和液氧的混合物对撞击是敏感的，在加压情况下常常转为爆炸。有两种类型的燃烧反应，这取决于氧和燃料的混合比和点火情况：一种是燃料和液氧在混合时没有发生着火，但是这种混合物当点火或受到机械撞击时能发生爆轰；另一种液氧与燃料互相接触之前或接触时燃烧已经开始，着火或燃烧并伴随有反复的爆炸。燃烧反应的强度取决于燃料的性能。

爆炸危险性

所有可燃物质（包括气、液、固）和液氧混合时就呈现爆炸危险性，这种混合物常常由于静电、机械撞击、电火花和其它类似的作用，特别是当混合物被凝固时经常能发生爆炸。

当液氧积存在封闭系统中，而又不能保温，则可能发生压力破坏，当温度升高到-118.4℃而又不增加压力，则液氧不能维持液体状态，若泄压不及时，也会导致物理爆炸。液氧积存在两个阀门之间，可导致管路的猛烈破坏。如果氧气不泄出或压力不适当排除，当冷冻失效时，将导致贮箱的破坏，真空夹套贮箱中的真空失效。如果系统不能受额外负载，则会引起蒸发加速和排空系统破坏。

人员冻伤

由于液氧的沸点极低，为-183℃，当液氧发生“跑、冒、滴、漏”事故时，一旦液氧喷溅到的人的皮肤上将引起严重的冻伤事故。

氧中毒

空气中氧气约占21%。常压下，当氧的浓度超过40%时，有可能引发氧中毒，吸入40%~60%的氧浓度的混合气体时，会出现胸骨后不适感、轻咳，进而胸闷，胸骨后烧灼感和呼吸困难，咳嗽加剧；严重时发生水肿，甚至出现呼吸窘迫综合症。吸入氧浓度80%以上时，出现面部肌肉抽搐、昏迷、呼吸衰竭而死亡。长期处于氧分压60kpa~100kpa(相当于氧浓度40%）的环境下，可发生眼损害，严重者可失明。

4. 氧气的工业制法

氧气的工业制法，它是利用氧气和氮气的（沸点）不同分离出氧气。

具体步骤是：首先将空气（净化）除去杂质等，然后在（高压低温）的条件下，使空气（液化），控制温度蒸发液态氮气，沸点较低的（氮气）先蒸发出来，余下的是沸点较高的（淡蓝）色液态氧气，贮存使用。

工业上大规模生产氧气广泛采用液态空气分馏法。首先使空气通过过滤器除去尘埃等固体杂质，进入压缩机压缩，再经过分子筛净化器除去水蒸气和二氧化碳等杂质气体。在这里分子筛可使氮气、氧气等较小分子通过，起到筛选分子的作用。

然后进行冷却、降压，当温度降至—170℃左右时，空气开始部分液化进入精馏塔，根据空气中各气体的不同沸点进行分馏。液态氧的沸点比液态氮的沸点高，两者相比液氮更易气化。

经多步分馏可以得到99％以上的纯氧，同时得到氮气和提取稀有气体的原料。这种方法工艺复杂。如果需用纯度不高的氧气，可用分子筛吸附法分离空气，制得氧气。

特定的分子筛对氮的吸附能力比氧大，当空气通过分子筛床后，流出的气体含氧量较高，经多次吸附可得含氧70～80％的气体。这种方法是常温操作，循环周期短，易于实现自动化。

另外，如需高纯度氧气，可采用电解水法生产，此法成本高，只适于小型生产。从空气中分离出的氧气，一般是加压贮存在天蓝色的钢瓶中，以供工业、医疗或其它方面使用。

5. 工业制取氧气的方法

分离液态空气法。

由于空气中大约含有21%的氧气，所以这是工业制取氧气的既廉价又易得的最好原料。

工业上制氧气采用的是分离液态空气法：在低温条件下加压，使空气转变为液态空气，然后蒸发。由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低，因此氮气首先从液态空气中蒸发出来，剩下的主要是液态氧。
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。

(5)工业制取氧气要考虑哪些实际情况扩展阅读：

工业制氧机

RDO制氧机分离空气主要由两个填满分子筛的吸附塔组成，在常温条件下，将压缩空气经过过滤，除水干燥等净化处理后进入吸附塔，在吸附塔中空气中的氮气等被分子筛所吸附。

而使氧气在气相中得到富集，从出口流出贮存在氧气缓冲罐中，而在另一塔已完成吸附的分子筛被迅速降压，解析出已吸附的成分，两塔交替循环，即可得到纯度为≥90%的廉价的氧气。整个系统的阀门自动切换均由一台电脑自动控制。

6. 工业制取氧气的方法

工业制氧气一般用分离液态空气。膜分离技术。分子筛制氧法（吸附法）。电解制氧法

一:分离液态空气法,在低温条件下加压，使空气转变为液态，然后蒸发，由于液态氮的沸点是‐
96℃，比液态氧的沸点（‐
83℃）低.

拓展知识：工业制氧机，RDO制氧机分离空气主要由两个填满分子筛的吸附塔组成，在常温条件下，将压缩空气经过过滤，除水干燥等净化处理后进入吸附塔，在吸附塔中空气中的氮气等被分子筛所吸附。

而使氧气在气相中得到富集，从出口流出贮存在氧气缓冲罐中，而在另一塔已完成吸附的分子筛被迅速降压，解析出已吸附的成分，两塔交替循环，即可得到纯度为≥90%的廉价的氧气。整个系统的阀门自动切换均由一台电脑自动控制。

7. 氩气,氧气,二氧化碳,乙炔,氮气在工业的制备方法

一、氧气
工业氧气的生产方法主要有空气液化分离精馏法( 简称空分法)、水电解法和变压吸附法等. 空分法生产氧气的工艺流程大体是：吸收空气→二氧化碳吸收塔→压缩机→冷却器→干燥器→冷冻机→液化分离器→油分离器→气体储槽→氧气压缩机→气体充装.其基本原理是将空气液化后,利用空气中各组份沸点的不同在液化分离器进行分离精馏,制取氧气.大型制氧机组的研究开发投用,使得制氧能耗不断降低,并易于同时生产多种空分产品(如氮气、 氩气及其它惰性气体等).为了便于储存和运输, 经液化分离器分离后的液氧,用泵输入低温液体储槽,再经槽车运至各深冷液化永久气体充装站.液氮、液氩也采用此法储存、运输.
二、氮气
工业氮气的主要生产方法有空分法、变压吸附法、膜分离法和燃烧法等.
空分法制取的氮气纯度高,能耗低.变压吸附法制氮技术是采用5A碳分子筛对空气中的组份进行选择性吸附,将氧、氮分离制取氮气,氮气产品压力高、能耗低,产品纯度能达到国家标准要求：工业氮≥98.5%,纯氮≥99.95%.
三、氩气
氩气是大气中含量最多的惰性气体,其制取方法主要有空分法.在制氧工艺中,将沸点为-185.9℃左右的馏分从液化分离器中分出即得液氩.
四、二氧化碳
二氧化碳的制取方法主要有：生产石灰副产二氧化碳,酿酒发酵过程副产二氧化碳,重油、焦炭等燃烧产生二氧化碳,合成氨工业副产品二氧化碳等.目前,合成氨工业的原料大都为燃气、炼厂气、焦炉气和煤,其主要成份都是由不同氢碳比的烃类和元素碳构成,在高温下与水蒸汽作用生成以氢气和一氧化碳为主体的合成气,一氧化碳经变换成为二氧化碳.二氧化碳的提纯方法有：吸收法、变压吸附法、吸附精馏法和膜分离法.
五、氨气
氨的制取方法主要采用直接合成法.合成氨工艺流程是：在水煤气发生炉中往红热的焦炭上吹入空气和水蒸气,先得到氮气、氢气混合气体,然后用洗涤热交换、凝缩二氧化碳和吸收二氧化碳等生产工序制备原料气体.精制的混合气体经过过滤器、冷却器、氨分离器以及加热器送至合成反应器经分离器分离出液氨.
六、氯气
工业上用的氯气主要制取方法是电解饱和食盐水.纯度较高的氯气由电解熔融氯化物制备活泼金属时取得.利用空气或氧气可催化有机合成工业的副产品氯化氢,使之氧化而转化为氯气.
七、乙炔气
乙炔的制取方法主要有电石水解法、甲烷或烃类的高温燃烧裂解法和等离子体裂解法.电石水解法工艺流程短,产品纯度高,但能耗较大.大多数溶解乙炔生产采用此法.根据乙炔的溶解特性,将乙炔气压缩充入溶剂中,并被储存在充满多孔填料的钢瓶内.丙酮作为一种极好的溶剂,在钢瓶内被填料吸附用于溶解和释放乙炔,它的作用是增大钢瓶的有效容积和降低乙炔气的爆炸性能.整体硅酸钙多孔填料的作用是均匀地吸附丙酮和阻止乙炔分解爆炸的传播.推广使用溶解乙炔气瓶,既方便使用和提高工效,又改善环境,节约电石消耗,但应保证钢瓶内多孔填料不受损伤或污染,丙酮溶剂的充装量应满足乙炔气充装所需要,这样才能保证安全可靠.溶解乙炔生产充装工艺流程是：粗乙炔气发生后经过化学净化,去除硫、磷等杂质,再经压缩和干燥,充装进入溶解乙炔气瓶内.
八、氢气
工业氢气的生产方法主要有：矿物燃烧转化制氢、水电解制氢、通过半水煤气法制得氢.水电解制氢方法技术可靠、操作简单、维护方便、不产生污染、制氢纯度高,唯其电能消耗大,成本较高,生产发展受一定制约,主要供应氢气纯度要求高且用量不太大的用户使用.但随着新技术的应用,促进了水电解技术的改进,使水电解制氢技术的成本不断降低,电耗不断下降,有望成为“清洁能源”的最主要生产方法.目前,正在研究开发的制氢方法有：电化学分解水制取氢气,光催化作用制取氢气等

8. 工业上制取大量氧气的方法

工业上制取大量氧气的方法包括物理分离液态空气的方法、分子筛制取氧气的方法（又称为吸附法）、膜脱离法和电解制氧法。

分离液态空气法：

1、利用热胀冷缩和分子间的间隙，在低温的条件下加压，使空气液化。

2、然后控制温度使氮气从空气中分离出来。因为液态氮的沸点是零下196度，而液态氧的沸点是零下183度。不过由于加压使分子间的间隙变小的原因，它们的沸点都会有相应的升高。

但是液态氮的沸点始终要比液态氧低，因此只要控制温度，使温度在它们的沸点之间，就可以使氮气蒸发，剩下的就是液态氧了。

3、当然分离液态空气法还有一些其它具体的步骤，比如需要把空气预冷，还要净化掉其中的某些杂质等。得到的氧气纯度可以达到99.6%，氮气纯度更是高达99.9%。如果增加附加装雷，还能提取出稀有的惰性气体。

而且这种方法的成本低，产量大，技术要求也不高，所以是工业制氧气的第一选择。1903年，德国林德公司就制造了世界上第一台深冷空气制氧机，至今已有100多年的历史。