Получение и применение кислорода

Кислород можно получать хим методом, электролизом воды и разделением воздуха способом глубочайшего охлаждения.

Хим методы малопроизводительны и неэкономичны, их время от времени используют в лабораторной практике. При электролизе воды неизменным током кислород получают как побочный продукт в процессе производства незапятнанного водорода. При этом на 2м3водорода приходится 1м3 кислорода, содержащего до 0,7% водорода. В промышленности кислород получают из атмосферного воздуха методом глубочайшего остывания и ректификации воздуха.
В установках для получения кислорода и азота из воздуха заключительный очищают от вредных примесей, сжимают в компрессоре до соответствующего давления холодильного цикла 0,620 МПа (6200 кгс/см2), холодят в теплообменниках до температуры сжижения и в водянистом состоянии подвергают разделению (низкотемпературной ректификации1) на кислород и азот. Разница в температурах сжижения (кипения) кислорода и азота сочиняет около 13, что довольно для их полного разделения в жидкой фазе.

На больших воздухоразделительных установках попутно с кислородом или азотом из воздуха извлекают также аргон, криптон, ксенон, неоно-гелиевую смесь, обширно применяемые в технике. Получаемые кислород и иные газы собирают в газгольдеры и подают в сжатом виде -к местам употребления по трубопроводам. Для хранения и перевозки кислород и инертные газы накачивают в баллоны под давлением до 20 МПа (200 кгс/см2). Газы в водянистом состоянии хранят на складах и доставляют потребителям в цистернах. При потреблении жидкий кислород газифицируется, превращаясь в газ под необходимым давлением.
Для начального охлаждения аппаратов блока разделения воздуха и компенсации утрат мороза применяют холодильные циклы. В этих циклах употребляют два основных способа получения низких температур реальных газов: 1) дросселирование сжатого воздуха;

2) расширение сжатого воздуха в поршневом детандере или турбодетандере (детандирование).

При дросселировании сжатого газа его остывание происходит за счет использования внутренней энергии газа на преодоление внутренних сил сцепления между частичками газа и наружных противодействий увеличению его объема при расширении. При детандировании газ охлаждается в значительно большей ступени, чем при дросселировании, так как его внутренняя энергия расходуется также на производство наружной работы в результате политропического расширения газа в детандере. В современных установках используют также трудные комбинированные циклы с целью снижения удельных издержек энергии на получение кислорода либо азота. В крупных современных установках разделения воздуха применяется в качестве главного холодильный цикл низкого давления с турбодетандером. Более маленькие установки строят по циклам среднего давления с детандером. Цикл с одним дросселированием используют сейчас только в очень маленьких установках. Для получения водянистого кислорода либо азота употребляют циклы высочайшего давления с детандером, а в очень больших установках - цикл низкого давления с турбодетандером и дополнительным азотным холодильным циклом.

Кислород обретает обширное применение во многих водящих отраслях промышленности.

В СССР кислород более широко употребляют при интенсификации выплавки стали в мартеновских печах и электропечах, кислородно-конверторной выплавке стали, интенсификации процесса выплавки чугуна в доменных печах, получении цветных металлов из руд. В хим промышленности кислород нужен для газификации жестких топлив, конверсии углеводородных газов при производстве синтетического аммиака, метанола, метаналя и иных главнейших товаров, для производства ацетилена из естественного газа, азотной и серной кислот и пр. Технический кислород является главным компонентом при осуществлении процессов газовой сварки, кислородной резки, поверхностной закалки и иных процессов газопламенной обработки; в большом количестве жидкий кислород употребляют в ракетных энергетических установках для интенсификации горения водянистого топлив . Ректификацией называется процесс многократного испарения и конденсации жидкости на тарелках разделительного аппарата - так нарекаемой ректификационной колонны, при котором в верхней части колонны собираются пары, состоящие из незапятнанного легкокипящего компонента (азота), а в нижней - жидкость, содержащая в главном наименее летучий компонент (кислород).