氧气是什么?
氧气在自然界中广泛分布。空气、水和矿石中的氧约占地壳的一半,是地壳中含量最丰富的元素。氧气占空气的20.94%(体积)。人类、动物和植物的生存依赖于氧气。空气中的氧气虽然不断用于呼吸、燃烧等氧化过程,但总量几乎不变,这主要是由于绿色植物在光合作用中二氧化碳和水合成碳水化合物时释放出氧气。
生产方法有几种生产氧气的工业方法。①深冷法:用空气分离法制成。空气在压缩和冷却后被液化,并由于氧和氮的沸点不同而在蒸馏塔中被分离。这种方法是生产高纯度氧气的最经济的方法,在工业上得到广泛应用。采用全低压工艺,产品纯度在98%以上,1m氧气耗电量为1.62 ~ 1.98mJ ②分子筛变压吸附法:也用空气。氧气的纯度为70% ~ 80%。(3)电解水法:在电解槽中,水被直流电电解成氢气和氧气,阳极放出氧气,阴极放出氢气。为了提高水的导电性,可以在电解槽中加入少量电解质(如氢氧化钠或氢氧化钾)。这种方法耗电量大,1m氧气耗电量为43.2 ~ 54 MJ,成本高,只适合小规模生产。
用途氧气广泛应用于化工、冶金、军事和医疗部门。①作为主要氧化剂,用于化学工业,通过氧化过程制造一系列化工产品。天然气、重油或煤与氧气和水蒸气反应生成的合成气是一种重要的基础化工原料。②在冶金工业中,每生产一吨金属,大约需要一吨氧气用于矿物冶炼。在提炼有色金属和炼钢时,各种杂质如碳、硫和磷必须通过氧化从金属中除去。目前已经开发出一种完全使用高纯氧的新型冶炼设备,通过向熔融金属中吹入纯氧直至杂质完全去除,可以提高金属的质量。(3)用于获得高温火焰(氧乙炔焰、氢氧焰)熔化高熔点物质,焊接和切割金属。④液氧是现代火箭推进剂的氧化剂,运载火箭总载荷的三分之二以上是液氧。⑤用于医疗和生物技术,经常用氧气抢救病人,爬山和水下作业都需要氧气。⑥在污水的生化处理中,可以加入氧气来分解污水。
氧气的输送方式一般有三种:大部分氧气通过管道直接输送给用户;少量氧气液化后储存在保温储罐中运输;少量氧气被高压压缩,用钢瓶输送。