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液態(tài)氧如何大規(guī)模生產(chǎn)?

2020-01-04 14:46 作者:瀚海狼山  | 我要投稿



前面瀚海狼山談到了,氫氧大火箭上用的低溫液態(tài)氫,并非直接電解水大量生產(chǎn),而是利用煉油廠、氯堿廠或者是化肥廠的富裕熱量和附帶的化工工藝大量制備。那么另外一個(gè)關(guān)鍵,就是液態(tài)氧也是化工廠的產(chǎn)品嗎??jī)烧叩纳a(chǎn)工序可以說大不相同。氫氣在自然空氣中含量極少無(wú)法提取,而用電解水的方式又過于耗能。因此充分利用了煉油和化工廠的低成本工序來批量生產(chǎn)。但是液氧不同。水和空氣中都含有大量的氧元素。而空氣中存在21%的氧氣。因此從空氣中提煉成本最低,產(chǎn)量也最大。液態(tài)氧的化學(xué)符號(hào)為O2,和氧氣的化學(xué)符號(hào)一致。其實(shí)就是氧氣凝結(jié)而成。液氧外觀呈淺藍(lán)色,沸點(diǎn)為-183℃,冷卻到-218.8℃成為雪花狀的淡藍(lán)色固體??梢娨簯B(tài)氧的保存溫度比液態(tài)氫高的多,因此保溫成本也低的多。



液態(tài)氧的密度是每立方米1140公斤,居然比水的密度還大。而同樣一立方米體積的純液氫,重量居然只有78公斤,因此氫氧發(fā)動(dòng)機(jī)的火箭,上面的儲(chǔ)箱重量,液氧儲(chǔ)箱占據(jù)了其中的絕大部分。而且液氧還有一個(gè)奇特的現(xiàn)象,就是有磁性,可以被磁鐵直接吸引。這個(gè)特性也可以用于特殊的用途。制造液氧,就是簡(jiǎn)單的對(duì)空氣壓縮降溫,然后再逐步的減壓升溫。分別得到純氮?dú)夂秃幸欢s質(zhì)的液氧。這就叫做液態(tài)空氣分離生產(chǎn)法。加壓普通空氣再分離,比直接電解水得到氧氣的成本低。充分利用空氣中的氮?dú)獾姆悬c(diǎn)比氧氣的沸點(diǎn)低的特點(diǎn)。先將空氣大量加壓變成液態(tài),然后再減壓。大部分液氮的沸點(diǎn)是-196攝氏度,比液氧的沸點(diǎn)-183攝氏度低,氮?dú)馐紫葟囊簯B(tài)空氣中蒸發(fā)出來,留下的大部分就是液態(tài)氧了。

這樣得到的液態(tài)氧,可以直接用來當(dāng)做純度要求比較低的工業(yè)用液氧。里面其實(shí)還有少量的惰性氣體。但是惰性氣體一般不和其他物質(zhì)方式明顯的化學(xué)反應(yīng),因此不影響一般的工業(yè)生產(chǎn)或者作為氣焊或氣割等對(duì)氧的利用。而醫(yī)用氧氣、大火箭用的液氧。則對(duì)氧氣的純度有更高的要求,因此一般需要進(jìn)一步的提純。純液氧本身并不會(huì)燃燒或者爆Z。但是液態(tài)氧會(huì)強(qiáng)烈的助燃。就是平時(shí)絕對(duì)點(diǎn)不著的鋼鐵在液氧中也能劇烈的燃燒。因此液氧仍然是乙類危險(xiǎn)物品。汽油、柴油等直接和液氧混合也不能立即燃燒,反倒會(huì)被液氧強(qiáng)烈的冷卻,而迅速的凍結(jié)成固體燃料。不過一旦用汽油或者柴油投入液氧出現(xiàn)凍結(jié)后,這樣的液體和固體混合物,反倒是非常危險(xiǎn)的物品。不需要任何外來引燃物。只需要猛烈的撞擊或者再加壓就會(huì)發(fā)生劇烈爆Z。



因此千萬(wàn)不要沒事做這種危險(xiǎn)的試驗(yàn)。液氧和可燃液體混合物極為不穩(wěn)定。有時(shí)候用電打火也不燃燒,有時(shí)卻動(dòng)不動(dòng)就會(huì)自己劇烈燃燒。因此液氧是需要專業(yè)設(shè)備和專業(yè)人士處置的物品。


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