Sản xuất oxi từ không khí bằng cách nào năm 2024

Không khí trong tự nhiên là hỗn hợp các khi như Oxy, Nito, Argon,… để có thể có được các khi riêng biệt phục vụ cho cuộc sống, không khí cần được đưa vào quy trình tách khí để xử lý. Hãy cùng Messer tại Việt Nam tìm hiểu Quy trình tách khí diễn ra như thế nào nhé!

Không khí là gì, quy trình tách khí là gì?

Không khí là một hỗn hợp khí, bao gồm chủ yếu là nitơ (78%), oxi (21%) và khí trơ argon (0,9%), 0,1% còn lại gồm có cacbondioxit và các khí hiếm như neon, helium, krypton và xenon. Thông qua quá trình chưng cất trong hệ thống đặc biệt, không khí có thể tách các thành phần trong nó ra thành các khí riêng biệt. Trong các nhà máy tách khí, các loại khí ấy được tách ra bằng quá trình ngưng tụ nhiệt độ thấp, tức là chỉnh lưu ở nhiệt độ thấp – để thu nitơ, oxi và argon có độ tinh khiết cao ở cả dạng lỏng và khí. Và đây là cách hệ thống vận hành:

Nén không khí – không khí xung quanh được máy nén hút vào, lọc và nén đến khoảng 6 bar.

Làm lạnh sơ bộ (Pre-cooling) – để phân tách các thành phần thì không khí phải được hóa lỏng ở nhiệt độ cực thấp. Bước đầu, khí nén được làm lạnh trước bằng nước lạnh.

Lọc không khí – các tạp chất như hơi nước và carbon dioxide sẽ được loại bỏ khỏi không khí bằng rây phân tử.

Làm mát không khí – Bởi vì các khí trong không khí chỉ hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp nên không khí tinh khiết trong bộ trao đổi nhiệt chính được làm mát đến xấp xỉ -175 ° C. Quá trình làm mát được thực hiện bằng cách trao đổi nhiệt bên trong, các dòng khí lạnh sinh ra trong quá trình làm mát khí nén. Việc giảm áp suất nhanh chóng giúp không khí nén được làm mát thêm và hóa lỏng một phần. Bây giờ không khí đã sẵn sàng cho thiết bị tách khí, nơi mà quá trình phân tách thực sự diễn ra.

Tách không khí – Tách không khí thành oxi tinh khiết và nitơ tinh khiết được thực hiện trong hai cột, cột áp suất trung bình và cột áp suất thấp. Sự khác biệt về nhiệt độ sôi của các thành phần được sử dụng trong quá trình tách. Oxi trở thành chất lỏng ở -183 ° C và nitơ ở -196 ° C. Sự bay hơi và ngưng tụ liên tục do sự trao đổi vật chất và nhiệt mạnh mẽ giữa hơi nước bốc lên và chất lỏng đi xuống tạo ra nitơ tinh khiết ở đỉnh cột áp suất thấp và oxi tinh khiết ở phía dưới. Argon được tách sang các cột con khác và trải qua thêm bước xử lý.

Thu khí và giao hàng – Khí oxi và nitơ được đưa vào đường ống để vận chuyển đến bên mua, ví dụ các nhà máy luyện thép. Oxi, nitơ và argon ở dạng lỏng được chứa trong các bồn chứa và vận chuyển đến khách hàng bằng xe bồn.

Thông tin chi tiết về các sản phẩm khí của Messer vui lòng xem tại đây

Để tìm hiểu thêm thông tin về các khí khác tại Messer, quý khách vui lòng liên hệ theo thông tin dưới đây:

Khí Oxy O2 là gì? Ứng dụng của khí oxy, cách điều chế Oxy trong công nghiệp và trong phòng thí nghiệm

Mọi người đều biết rằng oxy rất quan trọng đối với sự sống của con người và nếu không có nó trong hơn một vài phút thì không thể duy trì sự sống đó. Trong y tế, công nghiệp và hàng không vũ trụ, bạn có thể đã thấy các hệ thống lưu trữ oxy có vai trò lớn trong từng lĩnh vực này.

Về cơ bản, oxy là gì? Yếu tố này có ứng dụng như thế nào trong cuộc sống hàng ngày, ngoài việc là loại khí giúp bạn cười (và nói và thở) theo đúng nghĩa đen? Đọc tiếp, bạn sẽ ngạc nhiên về công dụng của chất phổ biến này. Oxy có nhiều công dụng khác ngoài việc giữ cho bạn luôn hoạt bát!

Nguyên tố Oxy - Khí Oxy

Oxy là nguyên tố đứng thứ 8 trong bảng tuần hoàn các nguyên tố. Ôxy phân tử hay khí ôxy, có công thức O2 và do đó là điatomic (có hai nguyên tử). Nó có thể tồn tại dưới dạng chất lỏng ở nhiệt độ cực thấp.

Oxy chiếm khoảng 21% khí trong khí quyển. Thật may mắn, con số này nằm giữa mức 17% cần thiết cho nhiều sinh vật để duy trì sự sống và 25%; tính chất dễ cháy của oxy trở thành mối quan tâm.

Ôxy tinh khiết chủ yếu xuất hiện trong y học, sản xuất và hàng không vũ trụ trong thế giới hiện đại. Tầm quan trọng của ôxy còn vượt ra ngoài hệ thống hô hấp của con người và động vật.

Toàn bộ tế bào sống đều liên quan đến oxy, đối với tất cả các tế bào sống của con người cần được cung cấp oxy liên tục nếu không chúng sẽ chết trong vòng vài phút. Tế bào chết trên diện rộng trong cùng một khu vực dẫn đến chết mô hoặc hoại tử.

Ôxy, được Joseph Priestly phát hiện vào năm 1774 , cần thiết cho quá trình đốt cháy, và ôxy do đó được sử dụng trong luyện kim, đòi hỏi nhiệt độ cực cao để tạo ra các phản ứng hóa học cần thiết.

Ứng dụng của Oxy

Các công dụng cụ thể chính của oxy được tóm tắt tốt nhất bằng cách tách chúng thành ba ứng dụng sau:

Công dụng sinh lý của oxy - Oxy hỗ trợ quá trình hô hấp:

1. Trong tế bào, oxy cần thiết cho quá trình hô hấp hiếu khí, cho phép lấy năng lượng từ thực phẩm ăn vào. Vì vậy, bổ sung oxy tại nhà và tại bệnh viện là rất quan trọng đối với những người bị rối loạn hô hấp như khí phế thũng.
2. Bình dưỡng khí nén được sử dụng bởi những người leo núi ở độ cao lớn để chống lại áp suất O2 giảm ở độ cao này, vì càng lên cao không khí càng loãng.
3. Oxy bổ sung là cần thiết cho những bệnh nhân phẫu thuật cố ý bị liệt do các thủ thuật y tế, trong đó "máy tim phổi" giữ cho các chức năng quan trọng của họ hoạt động.
4. Oxy có thể được sử dụng như một chất khử trùng để tiêu diệt một số vi khuẩn kỵ khí bị tiêu diệt khi tiếp xúc đủ với khí.

\>>> Tham khảo ngay: Máy tạo khí Oxy

Sử dụng oxy trong công nghiệp:

1. Ôxy cần thiết cho phản ứng chuyển cacbon thành khí carbon oxit CO trong quá trình luyện thép, diễn ra dưới nhiệt độ cao trong lò cao. Khí CO được tạo ra cho phép khử oxit sắt thành các hợp chất sắt tinh khiết hơn.
2. Oxy được sử dụng trong các ứng dụng khác liên quan đến kim loại và yêu cầu nhiệt độ cao, chẳng hạn như mỏ hàn.
3. Sử dụng oxy trong không gian vũ trụ:
4. Ở dạng lỏng, oxy được sử dụng rộng rãi như một chất oxy hóa để sử dụng trong tên lửa, nơi nó phản ứng với hydro lỏng để tạo ra lực đẩy khủng khiếp cần thiết cho việc cất cánh. Bộ đồ du hành vũ trụ bao gồm một dạng oxy gần như tinh khiết.
5. Oxy được sử dụng để phân hủy các hợp chất hydrocacbon, chúng bị phân hủy bằng cách đốt nóng chúng. Điều này được sử dụng để tạo ra quá trình đốt cháy thường giải phóng nước và carbon dioxide, nhưng cũng có thể tạo ra hydrocacbon axetylen, propylen và ethylene.

Sử dụng oxy trong không gian vũ trụ:

1. Oxy được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải và lọc nước. Nó bị ép qua nước để tăng sản sinh vi khuẩn chuyển hóa các chất cặn bã trong nước.
2. Khí oxy (O2) là cần thiết để sản xuất năng lượng trong những thứ không liên kết với nguồn cung cấp điện của chúng, chẳng hạn như máy phát điện và phương tiện (ví dụ: tàu, máy bay và ô tô).
3. Nó cũng được sử dụng để sản xuất epoxy ethane (ethylene oxide), được sử dụng làm chất chống đông và sản xuất polyester, và chloroethene, tiền thân của PVC. Khí oxy được sử dụng để hàn và cắt kim loại bằng oxy-axetylen.
4. Các ứng dụng phổ biến của oxy bao gồm sản xuất thép, nhựa và hàng dệt, hàn, hàn và cắt thép và các kim loại khác, đẩy tên lửa, liệu pháp oxy và các hệ thống hỗ trợ sự sống trong máy bay, tàu ngầm, tàu vũ trụ và lặn.

Điều chế Oxy trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp

Cách điều chế Oxy trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế khí oxy bằng cách đun nóng các hợp chất chứa nhiều oxy ở nhiệt độ cao. Ví dụ như:

2KMnO4 (t°) → K2MnO4 + MnO2 + O2

2KClO3 (t°) → 2KCl + 3O2

Sản xuất oxy trong công nghiệp:

Trong công nghiệp, nguyên liệu để sản xuất oxi chủ yếu là không khí và nước. Khí oxi dùng trong công nghiệp thường được hóa lỏng, nén dưới áp suất cao và được đựng trong các bình bằng thép.