工业上制取氧气的方法

从古老的液态空气法到前沿的膜分离技术：氧气制造的多元路径

一、分离液态空气法（低温精馏法）

原理：利用液态氮和液态氧的沸点差异，通过低温加压使空气液化，再运用分馏技术将氧气从液态空气中蒸发分离出来。这是一种古老而成熟的方法。

流程简述：首先压缩空气并冷却至液态。在升温蒸发的过程中，氮气先挥发，剩下的液态氧通过收集得到高纯度氧气。这种方法的优点在于适合大规模生产，成本低，且属于物理变化，无需涉及复杂的化学反应。

二、膜分离技术

原理：利用富氧膜对氧气和氮气的选择性渗透特性，通过压力差使氧气优先透过薄膜，从而获得富氧空气。这种方法设备简单，能耗低，尤其适用于中小规模或对氧气纯度要求不高的场景。

三、变压吸附法（PSA法）

原理：采用分子筛吸附剂，通过优先吸附氮气来使氧气富集。通过循环加压吸附和减压解吸，实现连续制氧。PSA法操作灵活，可生产高纯度氧气，广泛应用于医疗、小型工业设备等领域。

四、电解水法

原理：通过电解水生成氧气和氢气。化学方程式为：2H2O 电解→ 2H2↑ + O2↑。尽管这种方法能产生高纯度氧气，但能耗极高（约12–15 kW·h/m³氧气），经济性较差，主要用于特殊需求或副产物利用。

还有一些特殊场景下的制氧方法，例如通过过氧化钠与二氧化碳反应生成氧气：2Na2O2 + 2CO2 → 2Na2CO3 + O2↑。

方法对比：

| 方法 | 纯度 | 能耗 | 适用场景 |

| | | | |

| 分离液态空气法 | 高 | 低 | 大规模工业 |

| 膜分离技术 | 中等 | 低 | 中小规模 |

| 变压吸附法 | 高 | 中等 | 医疗、小规模设备 |

| 电解水法 | 高 | 极高 | 特殊需求 |

综合来看，工业上主流仍是以分离液态空气法为主导，而膜分离技术和变压吸附法则根据具体需求灵活选择。这些制氧方法的多元发展不仅展示了科技的进步，也为我们提供了在不同场景下灵活选择的可能性。