4.7/5 - (6 امتیاز)

یکی از با کیفیت ترین محصولات شرکت صنعتی پرستلی رو که می توان نام بُرد ، اکسیژن مایع اس.

حالا بیاین ببینیم اصلا اکسیژن چیه و چجوری تولید میشه ؟!

شرکت صنعتی پرستلی خرید و فروش اکسیژن مایع
شرکت صنعتی پرستلی خرید و فروش اکسیژن مایع

معرفی گاز اکسیژن :

گاز اکسیژن چگونه کشف شد؟

اکسیژن قبل از سال 1604 توسط مایکل سندیووگیوس کشف شد اما معمولا اعتقاد بر اینه که این عنصر توسط کارل ویلیهام شل در سال 1773 کشف شده است. یک سال بعد یعنی در سال 1774 فردی به نام جوزف پریستلی، اکسیژن را هوای فرومایه نامید. در سال 1777 توسط آنتوان لاوویزایر گاز اکسیژن به عنوان یک عنصر شیمیایی تشخیص داده شد و او نقشی که این گاز در احتراق دارد را به درستی توصیف کرد.

 و این گاز از مایع سازی و فشرده سازی هوا بدست میاد.

فکر میکنین چقد از حجم هوا ، اکسیژن باشه؟

21 درصد از حجم هوا رو این گاز تشکیل می ده. اکسیژن یکی از به وفورترین عناصر شیمیایی روی زمین و حدود نیمی از پوسته زمین از ترکیبات شیمیایی حاوی اکسیژن تشکیل شده و همینطور یک پنجم جو زمین رو تشکیل می ده. از نظر جرم ، گاز اکسیژن  بعد از هیدروژن و هلیوم ، سومین عنصر فراوان در جهانه.

اکسیژن و دی اکسید کربن و نیتروژن  رو میشه به سه حالت گاز ، مایع و جامد تولید کرد. اکسیژن تو دمای محیط ، به صورت گاز ، تو برودت °183- درجه سانتیگراد و فشار اتمسفر ، به حالت مایع و تو  برودت °218- درجه سانتیگراد ، به حالت جامده .

صنایع گاز پرستلی با استفاده از دستگاه ها و تجهیزات پیشرفته ، اکسیژن مایع یا گاز تولیدی خود را به دو صورت گاز و مایع با درجه کیفیت بالا تولید و توزیع می کنه .

خاصیت فیزیکی و شیمیایی اکسیژن (مایع – گاز ) :

گاز اکسیژن در متداول ترین شکل خود و در فشار اتمسفر ، گازی اس بی رنگ و بی بو ؛ که در هوا یافت می شه و  یکی از عناصر پایدار برای زندگی در کره زمینه و همینطور مورد نیاز همه ی موجودات زنده اس.

بدن انسان تقریبا دارای دو سوم اکسیژنه. این گاز ، جز گروه کالکوژن در جدول تناوبی بوده و نماد آن o و دارای عدد اتمی 8 هستش. این گاز بسیار واکنش پذیر و یک ماده اکسید کننده اس که به راحتی اکسیدایی رو با اکثر عناصر و با سایر ترکیبات تشکیل می ده.

اکسیژن در فشار اتمسفر  وزن یه لیتر گاز اکسیژن تو صفر درجه سانتیگراد و فشار 760 میلی متر جیوه حدود 1/429 گرم است که به میزان اندکی سنگین تر از هواس .

اکسیژن مایع به رنگ آبی روشن بوده و تقریبا 1/14 برابر از آب سنگین تره . تبخیر یک حجم اکسیژن مایع در دمای 15 درجه سانتی گراد و فشار 760 میلی متر جیوه (فشار اتمسفر ) ، 840 حجم گاز تولید می کنه.

اکسیژن مایع - تولید اکسیژن مایع
اکسیژن مایع

جریان انرژی و مواد در تولید مایعات و گازهای اکسیژن

تولید اکسیژن مایع در گروه صنعتی پرستلی تو یه فرآیند جداسازی هوا با انرژی زیاد تولید میشه که در این فرآیند نیتروژن ( نیتروژن مایع ) نیز تولید می گردد. بیش از 65٪ ارزش انرژی به با ارزش بودن اکسیژن مربوط میشه . شرکت پرستلی در این مقاله ، استفاده از انرژی و جریان مواد برای روش های مختلف جداسازی هوا رو تحلیل می کنه. رویکردای مؤثر در مصرف انرژی و حفظ مواد در نیروگاهای جداسازی هوا ، شامل حذف مؤثر آلاینده ها ( دی اکسید کربن و آب ) ، متمرکز کردن محصولات صنایع هوایی به گونه ای هستن که جداسازی هوا تو کارخونه های بزرگ ، مقرون به صرفه بوده و مصرف انرژی در حمل و نقل به حداقل میرسه و تولید نیتروژن رو افزایش میده. نیروگاهای جداسازی هوا میتونن بیش از سه برابر نیتروژن ، اکسیژن تولید کنن اما بازارای فعلی حداکثر تنها 1.5 برابر تقاضا دارن. استفاده کامل از نیتروژن مایع باید افزایش پیدا کنه، به طوری که انرژی جداسازی هدر رفته به حداقل برسه. بازارای بالقوه ای برای استفاده از نیتروژن موجوده؛ به عنوان مثال ، جداسازی کرایوژنیک از ضایعات فلزی و پلاستیکی ، کاهش اندازه ذرات کرایوژنیک و تولید آمونیاک برای کود

خرید اکسیژن مایع
خرید اکسیژن مایع

ویژگی های اکسیژن ( اکسیژن مایع ) 

طی تحقیقات و بررسی های گروه صنعتی پرستلی ، به طور طبیعی اکسیژن از سه ایزوتوپ پایدار با عدد جرم اتمی 16 ، 17 و 18 تشکیل شده که دارای تعداد زیادی در نسبت 10,000:4:20 است. ترکیب ایزوتوپی اکسیژن تولید شده توسط جداسازی هوا با این نسبت تفاوت چندانی نداره. مولکول اکسیژن ، 02 ، دیاتومیک است ، به جز اینکه در حالت تغلیظ شده ، ارتباط ناپایدار ضعیفی از مولکولای اکسیژن وجود داره. 04 ، که اعتقاد بر اینه که باعث ایجاد رنگ آبی اکسیژن مایع و جامد میشه.

اکسیژنی که در حالت گاز وجود داره از اکثر جهات یه مایع طبیعیه که تفاوت برجسته اون از سایر مایعات ( خارج از شرایطی که اکسیژن به صورت اکسیژن مایع می باشد ) ، پارامغناطیس قوی اونه. اثرات مغناطیسی الکترونای اون کاملا از بین نمی ره. از ویژگی پارامغناطیسی در ابزارایی استفاده می شه که برای تشخیص اکسیژن طراحی شدن.

محققین گروه صنعتی پرستلی به این نتیجه رسیدن که به دلیل فعالیت شیمیایی ، اکسیژن ( اکسیژن مایع )  تولید شده رو باید با دقت به کار بُرد. به عنوان مثال ، روان کننده های هیدروکربن متداول برای استفاده در کمپرسور اکسیژن و پمپ های خلاء که اکسیژن را خاموش می کنن ، خطرناک هستن. همچنین از دریچه ها ، اتصالات و خطوط مورد استفاده در گازهای پمپ روغن با اکسیژن استفاده نمی شه. انفجارای جدی ، ناشی از ترکیب اکسیژن با روان کننده ها هستن.

خصوصیات مختلف اکسیژن ، نیتروژن و هوا در جدول 1 آورده شده. شرایط خاصی که یه ماده در اون می تونه در هر یک یا تمام مراحل گاز ، مایع یا جامد وجود داشته باشه به عنوان نقطه سه گانه شناخته شده ( نشان داده شده در شکل 1 ، نمودار فاز معمولی که تعادل فاز را برای سه حالت یک ماده نشان می ده ). فشار بحرانی ، فشاريه كه در اون ماده ممكنه به عنوان گاز در تعادل با مايع در دماي بحراني وجود داشته باشه. دمای بحرانی ، درجه ایه که حرارت در اون بالاتر از چیزیه که نمی شه یک گاز را تنها با فشار مایع کرد.

جدول 1 ویژگی های کرایوژنیک اکسیژن ، نیتروژن و هوا

 

ویژگی های کرایوژنیک اکسیژن ، نیتروژن و هوا

ویژگی های کرایوژنیک اکسیژن ، نیتروژن و هوا

  • NTP = normal temperature (70°F) and pressure (14.696 psia).
  • STP = standard temperature (0°C) and pressure_(1 atm).
  • = specific heat at constant pressure. گرمای خاص در فشار ثابت  
  • = specific heat at constant volume. گرمای خاص در حجم ثابت

موارد ایمنی :

اکسیژن ( به صورت اکسیژن مایع یا گاز ) خیلی سریع با روغن و گریس ترکیب شده با کوچکترین جرقه ایجاد انفجار و آتیش سوزی می کنه.

هنگام کار با اکسیژن مایع ، حتما از دستکش نسوز ، پیش بند و شیلد محافظ صورت ، استفاده کنین. درصورت تماس اکسیژن مایع و یا گاز اکسیژن سرد با پوست و مجاری تنفسی ، به دلیل برودت زیاد ، موجب وارد شدن صدمات شدید و انجماد اون میشه.

تنفس اکسیژن در فشارای نسبی بالا برای سلامتی می تونه مضر باشه . قرار گرفتن طولانی در معرض اکسیژن خالص ( به صورت اکسیژن مایع یا گاز ) می تونه بر ریه و ساختار عصبی تأثیر بزاره و موجب آماس شش ، کاهش ظرفیت و آسیب به بافتای ششی و کاهش بینایی ، تشنج و اغما بشه.

فروش اکسیژن مایع
فروش اکسیژن مایع

گاز اکسیژن چگونه تولید می شود؟

 

اکسیژن رو میشه با استفاده از چندین روش مختلف از تعدادی ماده تولید کرد که از متداول ترین آن ، روش طبیعی فتوسنتزه. در این روش گیاهان با استفاده از نور خورشید ، دی اکسید کربن موجود در هوا رو به اکسیژن تبدیل می کنن . این ، روند طبیعی تنفس رو جبران کرده و در اون حیوانات اکسیژن موجود در هوا رو به دی اکسید کربن تبدیل می کنن. پنج منطقه بزرگ در جهان ، تولید کننده گاز اکسیژن هستن ؛ از جمله اروپای غربی ، روسیه ، ایالات متحده ، اروپای شرقی و ژاپن .

از جمله روش های تجاری تولید اکسیژن ، جدا سازی هوا با استفاده از فرآیند تقطیر کرایوژنیک یا یک فرآیند جذب نوسان خلاء است ، همچنین با جدا کردن اکسیژن از هوا ، نیتروژن و آرگون تولید می شه.  اکسیژن همچنین می تونه در نتیجه یک واکنش شیمیایی تولید شه که در اون اکسیژن از یک ترکیب شیمیایی آزاد و تبدیل به گاز می شه. از این روش برای تولید مقادیر محدود اکسیژن ، در زیر دریایی ها ، هواپیماها و فضاپیماها استفاده می شه.

تولید اکسیژن مایع در گروه  صنعتی پرستلی به 3 روش متفاوت تولید می شود که در زیر به آنها پرداخته و بررسی و مقایسه تولید اکسیژن به سه روش عمده را انجام می دهیم.

1- تولید اکسیژن ( به صورت اکسیژن مایع  یا گاز ) به روش الکترولیز آب Electrolysis of Water

در گروه صنعتی پرستلی در این فرآیند ، آب به عناصر سازنده اش یعنی اکسیژن و هیدروژن (H2O) تجزیه میشه. مولکول آب که از دو عنصر فوق به صورت دو یون مثبت هیدروژن و یه یون منفی اکسیژن شکل گرفته ، توسط جذب الکترومغناطیسی از هم جدا می شن.

وقتی الکتریسته از طریق دو الکترود ، یه کاتد ( منفی ) و یه آند ( مثبت ) به آب وارد می شه. این یون ها ، به الکترود با بار غیر همنام جذب می شن. یعنی یون های هیدروژن با بار مثبت روی کاتد و یون های اکسیژن با بار منفی روی آند جمع میشن.

این روش از نظر اقتصادی جهت تولید گاز اکسیژن مقرون به صرفه نیست.

به فرآیند الکترولیز آب در فلوچارت زیر توجه کنین :

2- تولید اکسیژن ( به صورت اکسیژن مایع یا گاز ) به روش جذبی تحت فشار PSA ( Pressure Swing Adsorption )

در این روش هوا رو که تشکیل شده از 21 درصد اکسیژن ، 78 درصد نیتروژن و 1 درصد گازای دیگه ، تحت فشار جذبی توسط زئولیت خاص تفکیک میکنن. به این صورت که هوا ، توسط یه کمپرسور تا 60psi کمپرس میشه و بعد این هوای فشرده ، وارد یه سیستم حاوی زئولیت شده تا طی فرآیند مولکولارسیو ( Molecular Sieve ) یا همون غربال مولکولی قرار بگیره و نیتروژن و گازای دیگه موجود تو هوا تحت فشار ، جذب حفره های مولکولی زئولیت بشن. اونچه که جذب نمیشه گاز اکسیژن با خلوص 99 تا 99.5 درصده که پس از خروج از دستگاه مورد استفاده قرار میگیره.

اکسیژن تولیدی در شرکت پرستلی با این روش ، مناسب برای مصارف طبی و کوره های ذوب فلزه ولی خلوص لازم را برای برش کاری در حد عالی نداره.

به فرآیند تولید اکسیژن به روش جذبی تحت فشار در شماتیک زیر توجه کنین :

3- تولید اکسیژن (به صورت اکسیژن مایع یا گاز) به روش تقطیر جزء به جزء توسط سپرتور هوا ASU (Air Separation Unit)

تو این روش ، هوا طی پنج مرحله به شرح ذیل به مایع تبدیل و سپس عناصر تشکیل دهنده اون از هم جدا میشن:

(1) تراکم (Density)

Compression (2) – تصفیه

Purification (3) – خنک سازی Refrigeration

(4) انبساط

Expansion (5) – تقطیر Distillation

هوا توسط کمپرسورای چند مرحله ای تا حدود 200 bar فشرده می شه و پس از اون وارد سیستم تصفیه شده و ناخالصیای اون از جمله بخار آب ، دی اکسید کربن و برخی هیدرو کربنای همراه اون توسط زئولیت ، جذب و جدا می شن و بعد هوای خشک و تصفیه شده توسط سیستم فریون تا – ، جذب و جدا می شن و بعد هوای خشک و تصفیه شده توسط سیستم فریون تا -30 درجه سانتی گراد سرد می شه و پس از عبور از توربین اکسپندر و شیرای انبساطی و همچنین اُفت فشار از 200 به 5 bar به سرعت سرد میشه.

و برودت آن به 170- درجه سانتی گراد می رسه. هوا با این دما که عمدتا به صورت مایع اس ، وارد مرحله پنجم و ستون تقطیر (distillation  column) می شه و در اینجا که قلب دستگاه تولید کرایوژنیکه ، عمل تقطیر و تفکیک جزء به جزء هوا شکل می گیره.

در حقیقت تقطیر ، یه فرآیند تبخیر و انقباض دوباره اس که برای جداسازی مخلوطی از مایعات ، از  یکدیگر بر طبق نقطه جوششون استفاده می شه. لازم به یادآوریه که نقطه جوش اکسیژن در فشار اتمسفر 183- درجه سانتیگراد ، آرگون 185- و نیتروژن 196- درجه سانتیگراده. یعنی هر یک از عناصر یاد شده در این دماها از حالت گاز به مایع تبدیل می شن. البته در برج تقطیر تحت فشار و حرارت بحرانی در دمای بالاتر از نقطه جوششون تبدیل به مایع می شن.

تولید اکسیژن مایع  یا تولید نیتروژن مایع  به صورت گاز یا مایع که طبق این روش تولید می شه از نظر کمی و کیفی بهترین و مطمئن ترین روشه.

صنایع گازی پرستلی ، با به کارگیری اپراتورای آموزش دیده و مجرب و با استفاده همزمان از تجهیزات آزمایشگاهی مدرن دیجیتالی و دستگاه تست بورت ، اکسیژن تولیدی خود را با درجه خلوص 99/9 درصد و نیتروژن را با 2 ppm تولید و توزیع میکنه.

به فرآیند تولید اکسیژن به روش تقطیر جزء به جزء توسط سپرتور هوا در شماتیک زیر توجه کنین :

خواص و ویژگی های بارز اکسیژن ( در حالت گاز یا مایع ) :

فاز

مایع/گاز

دسته

گاز اکسید کننده

نام شیمیایی

O2

وزن ملکولی

32 g/mole

نقطه ذوب

-219°C

نقطه جوش

-183 °C

دمای بحرانی

-118 °C

چگالی نسبی، گاز

1.1  (1=هوا)

چگالی نسبی، مایع

کاربرد ندارد

فشار بخار

کاربرد ندارد

(mg/l)حلالیت در آب

39 mg/l

ظاهر(رنگ)

گاز بی رنگ

بو

بی بو

سمی

از اکسیژن غنی تر از 21% باید اجتناب کرد

اشتعال

غیر قابل اشتعال- اکسید کننده

اختناق آور

نیست

درصد وجود در اتمسفر %

20.94%

UN Number

1072 – Gas 1973 – Liquid

Chemical Abstracts Service Number (CAS No.)

7782-44-7

 
 

ایزوترپ های  اکسیژن چیست؟

اکسیژن دارای دو نوع ایزوترپه ؛ نوع اول O2 که همون مولکول حاصل از فتوسنتز بوده که برای تنفس موجودات زنده لازم و ضروریه ، اما نوع دیگه اون ، اُزنه با فرمول شیمیایی O3 که تابش اشعه ماورای بنفش UBV رو به شدت جذب می کنه و وظیفه اُزن اینه که در ارتفاع زیاد ، از بیسفور در برابر اشعه ماورای بنفش محافظت کنه، با این حال اُزن موجود در اتمسفر یک محصول فرعی دود و آلاینده اس.

 

کاربرد های گاز اکسیژن در صنعت:

از جمله کاربردای مهم اکسیژن شامل تولید فولاد ، پلاستیک و منسوجات ، تراشکاری ، جوشکاری ، برش فولادا یا سایر فلزات ، اکسیژن درمانی ، در هواپیماها ، زیر دریایی ها ، فضاپیماها و غواصیه.

از گاز اکسیژن در کوره های انفجار برای ساختن فولاد استفاده می شه و اون یه عنصر مهم در تولید بسیاری از مواد شیمیایی مصنوعی از جمله آمونیاک ، الکل و پلاستیکای مختلفه. هنگامی که اکسیژن در زیر 297- درجه فارنهایت (183- درجه سانتیگراد) سرد می شه به یک مایع آبی کم رنگ تبدیل می شه که به عنوان سوخت موشک مورد استفاده قرار می گیره.

گاز اکسیژن در تنفس سلولی استفاده میشه و در بسیاری از ترکیبات آلی در موجودات زنده مثل پروتوئین ها ، اسیدای نوکلئیک ، کربوهیدراتا و چربیا قرار داره. همچنین بسیاری از ترکیبات غیر آلی مثل فسیلای حیوانات ، دندونا و استخوانا حاوی اکسیژن هستن.

 

 

هشدارهای مهم گروه پرستلی در خصوص گاز اکسیژن:

گاز اکسیژن در فشارای پایین می تونه سمی باشه و منجر به تشنج بشه و سایر خطرات را برای سلامتی به همراه داشته باهد. غواصایی که به اعماق دریاها می رن ممکنه اکسیژن سمی وارد ریه ها و سیستم عصبی مرکزی اونها بشه و تنفس طولانی مدت از هوای مخلوط با  اکسیژن در فشارای پایین ، حدود 60 کیلو پاسکال می تونه منجر به فیبروز دائمی ریه بشه.

قرار گرفتن در معرض اکسیژن در فشار حدود 160 کیلو پاسکال ( 1.6 اتمسفر ) ممکنه منجر به تشنج بشه و به طور معمول برای غواصان کشنده اس.

خطر آتش سوزی و انفجار هنگامی رخ می ده که اکسیدانا و سوختای غلیظ در مجاورت یکدیگر قرار بگیرن ، بنابراین برای ایجاد آتش ، حرارت یا جرقه مورد نیازه. اکسیژن ، اکسید کننده اس نه قابل سوختن ، اما با این وجود اکسیژن ، منبع و منشا اکثر انرژیای شیمیاییه که در احتراق آزاد می شه.

تولید اکسیژن مایع
تولید اکسیژن مایع