Кислород технический: производство, эксплуатация и применение в промышленности

Еще со школьного курса химии известно, какой элемент является самым распространенным на нашей планете. Поэтому неудивительно, что кислород технический имеет широкое применение во многих сферах жизнедеятельности. В частности, некоторые технологические операции, которые связанны с металлообработкой, осуществляются при непосредственном участии этого газа.

Общие сведения

Химический элемент O (лат. Oxygenium (Оксиген)) входит в состав большого количества соединений. Его массовая составляющая в земле равняется 50%, в воде – 86%, в воздухе – 23%. В нормальных условиях – это газообразное вещество, не обладающее цветом и запахом, а также активно поддерживающее горение. При температуре -182,97°C и нормальном атмосферном давлении технический кислород переходит в жидкую фазу, а при -218,4°C кристаллизуется. При этом масса 1 л жидкости составляет 1,13 кг.

Поскольку оксиген обладает высокой химической активностью, он легко входит в реакцию практически со всеми элементами. Исключение составляют лишь инертные вещества. Например, аргон, широко применяемый в сварочном процессе, о котором можно прочитать в статье: газ аргон – химические свойства и сфера применения.

Кислород является самым распространенным элементом на планете

Способы производства

Существует два основных метода получения чистого O2:

• Из воздуха: на начальном этапе воздух очищается от мелких примесей и влаги посредством многоступенчатого компрессора и воздушных фильтров. Следующим этапом является сжижение и последующее разделение O2 и N2 (жидкий азот закипает при -196°C, поэтому при медленном увеличении температуры он испаряется раньше).
• Из воды: через дистиллированную воду пропускают ток (реакция электролиза), в результате чего происходит разделение: 2H2O → 2H2 + O2. Учитывая то, что абсолютно чистая вода – это диэлектрик, перед подачей тока в нее добавляют электролиты (KOH, NaOH).

«Воздушный» метод считается наиболее выгодным. Чтобы получить кислород технический в объеме 1 м³ данным способом, расходуется порядка 0,5-1,5 кВт/ч электричества. Тогда как для электролиза требуется 10-20 кВт/ч.

На рисунке изображен «воздушный» способ получения

Хранение, транспортировка и меры предосторожности

Для хранения и перевозки O2 используются баллоны, имеющие голубой окрас и характерную надпись черного цвета. Вентиль изготавливается из латуни и снабжен правой резьбой. При этом арматура должна постоянно проверяться на исправность и герметичность. Хранится подобная тара в специально оборудованных складских помещениях или на открытом воздухе под навесом, который осуществляет защиту от солнечных лучей и осадков.

Перевозить кислородные баллоны необходимо на рессорном транспорте или автокарах, соблюдая горизонтальное положение. Хотя в некоторых случаях допускается вертикальное положение при перевозке, но только при наличии специального приспособления, которое исключает любые удары и падения.

В процессе эксплуатации во избежание опасных ситуаций следует придерживаться следующих мер безопасности:

• Хотя сам по себе газ не горюч и не взрывоопасен, он поддерживает активное горение других веществ, поэтому для работы с ним должны применяться лишь разрешенные материалы.
• При контакте с маслянистыми субстанциями происходит мгновенная реакция окисления, что может привести к воспламенению или даже взрыву.
• С целью минимизации вероятности пожаров концентрация O2 в помещениях должна быть не более 23%.
• Запрещается использовать кислородные сосуды и трубопроводы для хранения и транспортировки горючих веществ.

Так точно нельзя обращаться с баллонами, заправленными газом

Кислород технический для газопламенной обработки металла

Это важнейший элемент для сварочного процесса и резки металлических изделий. При его сжигании образуется пламя, которое может достигать 3000°C, что позволяет осуществлять сварку многих металлов. Для газопламенной обработки кислородное содержание газа должно быть не менее 99,2-99,5%. При более низкой чистоте уменьшается качество обработки и увеличивается расход. Хотя для нетребовательных видов сварки можно использовать концентрацию в пределах 92-98%.

Во время сварочных операций и резки газ подается из баллонов, специализированных установок или автономных станций. При больших объемах его целесообразнее и безопаснее хранить в жидком состоянии. Однако, в таком случае придется дополнительно использовать газификационные установки, реализующие переход жидкой фазы в паровую.

Так выглядит металл, который подвергается резке с использованием кислорода

При испарении 1 л O2 образуется 860 дм³ газа. Для сравнения, при испарении такого же количества углекислоты образуется 506 дм³ газа. Кстати, об особенностях эксплуатации CO2 можно прочитать в статье: углекислота: где заправить – вопрос не праздный.

Другое применение в промышленной сфере

Газопламенная обработка – это не единственное сфера использования О2 в металлургической промышленности. Он используется как вспомогательный газ для лазерной и плазменной резки, добавляется в незначительных количествах в защитные смеси для повышения производительности и уменьшения пористости сварочного шва, применяется для резки копьем и др.

Информацию по другим техническим газам вы найдете в этом разделе нашего блога.

Заправить кислородные баллоны можно в компании «Промтехгаз». После заказа, вам своевременно доставят заправленные сосуды, обменяв их на пустую тару.