Кислород является необходимым компонентом в разных сферах жизнедеятельности человека, а также нашел широкое применение в различных областях промышленности. Известные характеристики газа стимулируют его использование в промышленных целях. Основными отраслями, требующими кислорода как основного ресурса, являются энергетика, металлургия, машиностроение, химическая промышленность и другие.
Применение кислорода
Все тепловые электростанции, сжигающие твердое, газообразное и сжиженное топливо, для обеспечения работоспособности требуют кислород. В результате процесс горения проходит интенсивнее с высокой температурой горения, так как выделяющееся тепло не тратится для нагревания азота.
Чистый газ с высокой температурой горения востребован в большом количестве в машиностроении для обеспечения работы технологичного оборудования, выполняющего резку и сварку (плавку) металлических деталей. Для сварки в горелку через отдельные трубки подается кислород и ацетилен, образуя смесь газов, которая поджигается и расплавляет металл. С целью резки поверхность разогревается ацетиленовой горелкой, а затем горячая струя кислорода прожигает металл.
Кислород является необходимым ресурсом в химической промышленности, где применяется для ускорения реакций при производстве кислот и других производственных процессах. Также он используется для окисления реагентов, что позволяет получать различные соединения. В металлургической промышленности кислород применяется:
- повышение температуры при плавке стали;
- выплавка цветных металлов;
- обеспечение процесса восстановления железа;
- улучшает технологию плавки стекла;
- применяется для сжигания газов в целях минимизации выброса оксидов азота в атмосферу.
Кислород находит широкое применение в различных сферах промышленности, включая:
- производство взрывчатых веществ;
- нефтедобывающая отрасль, где он используется для повышения производительности при переработке нефти и увеличения вязкости нефтяного потока из скважины;
- предприятия, производящие бумагу, применяют кислород для белизны этого материала;
- в технологии очистки канализационных стоков;
- также применяется в пищевой отрасли для обеззараживания складских помещений.
Получение кислорода
Наиболее популярные способы получения кислорода - это адсорбционный и мембранный. Оба метода позволяют выделять кислород из воздуха, но имеют свои преимущества и недостатки, что может требовать учета конкретных потребностей производства.
Адсорбционный метод производства кислорода основан на свойствах углеродных сорбентов. При использовании данного метода воздух под давлением проходит через слой сорбента, который улавливает молекулы азота, а оставшийся кислород подается на следующий этап. Далее в процессе термической регенерации сорбенты обрабатываются газом, который удаляет улавливаемые молекулы и позволяет повторно использовать сорбенты. Таким образом, адсорбционный способ является эффективным методом для выделения кислорода и обладает высокой производительностью.
Мембранный метод производства кислорода основан на пропускании газов через тонкую полупроницаемую мембрану с определенными физическими свойствами. В данном случае мембраны способны пропускать кислород, но задерживать азотные молекулы. Таким образом, происходит разделение газов, что позволяет выделить кислород высокой степени очистки. Оба способа производства кислорода имеют свои преимущества и недостатки