1. 분수 증류
* 원리 : 이것은 가장 일반적인 산업 방법입니다. 공기는 먼저 냉각되어 액체 상태로 압축됩니다. 공기의 다른 성분 (질소, 산소, 아르곤 등)은 끓는점이 다릅니다. 온도를 조심스럽게 제어함으로써 가스를 하나씩 끓여서 분리 할 수 있습니다. 산소는 질소보다 끓는점이 높기 때문에 그 과정에서 나중에 수집됩니다.
* 단계 :
* 압축 및 시원함 : 공기는 압축되어 밀도를 증가시킨 다음 냉장을 사용하여 냉각됩니다.
* 액화 : 압축 공기는 응축 지점 아래로 더 냉각되어 액체 공기로 바뀝니다.
* 분수 증류 : 액체 공기는 조심스럽게 따뜻해집니다. 비등점이 가장 낮은 질소가 먼저 기화됩니다. 이 질소 가스가 수집됩니다. 온도가 상승함에 따라 산소가 다음으로 끓고 수집됩니다.
* 장점 : 매우 효율적이며 대량의 산소를 생산합니다.
* 단점 : 압축 및 냉각에는 상당한 에너지가 필요합니다.
2. 압력 스윙 흡착 (PSA)
* 원리 : 이 방법은 선택적 흡착제 (특정 분자를 끌어들이는 재료)를 사용하여 공기에서 질소를 제거하여 산소가 풍부하게 유지됩니다.
* 단계 :
* 흡착 : 공기는 제올라이트와 같은 흡착제 물질의 침대를 통과합니다. 질소는 물질에 흡착되는 동안 산소는 통과합니다.
* 탈착 : 흡착제 층에서 압력이 감소하여 흡착 된 질소가 방출됩니다.
* 스위칭 : 한 침대가 탈착되는 동안 다른 침대는 흡착에 사용되어 지속적인 산소 공급을 보장합니다.
* 장점 : 비교적 간단한 기술, 분수 증류보다 에너지 소비가 낮으며, 중소 규모의 산소 생산에 좋습니다.
* 단점 : 분수 증류보다 순도가 낮은 산소를 생성합니다.
3. 막 분리
* 원리 : 이 방법은 선택적으로 투과성 막을 사용하여 공기와 산소를 분리합니다. 막은 산소가 질소보다 더 쉽게 통과 할 수있게합니다.
* 단계 :
* 가압 : 공기는 가압되어 멤브레인 모듈로 공급됩니다.
* 선택적 투과 : 산소 분자는 우선적으로 막을 통과하는 동안 질소는 유지됩니다.
* 장점 : 상대적으로 에너지 효율적이고 작고 휴대용 장치를 사용할 수 있습니다.
* 단점 : 분수 증류 또는 PSA보다 낮은 산소 순도.
4. 화학 반응
* 원리 : 특정 화학 물질은 공기 중 질소와 반응하여 산소가 풍부한 하천을 남길 수 있습니다.
* 예 : 산화 바륨 (BAO)과 같은 화합물과의 반응을 사용하여 질소를 흡수하여 질화 바륨 (BA3N2)을 형성합니다. 그런 다음 산소 가스는 나머지 가스로부터 분리된다.
* 장점 : 특정 응용 분야에서 소규모 산소 생성에 사용할 수 있습니다.
* 단점 : 다른 방법만큼 효율적이지 않으므로 화학 물질을 신중하게 처리해야합니다.
올바른 방법 선택
산소 분리를위한 가장 좋은 방법은 생산 규모, 산소의 필요한 순도 및 에너지 고려 사항과 같은 요인에 따라 다릅니다. 분수 증류는 대규모 산소 생산을위한 가장 효율적인 방법으로 남아 있으며, PSA 및 막 분리는 더 작은 응용 분리에 더 적합합니다.
