Como han señalado otros carteles, hay varios métodos ampliamente utilizados.
- Destilación criogénica: el aire se comprime a alrededor de 100 psi. Cuando comprime aire, o cualquier gas, se calienta. Puede enfriarlo en un intercambiador de calor enfriado por agua. Esto hace que la mayor parte de la humedad se condense. El resto de la humedad y el dióxido de carbono se elimina haciendo fluir el aire a través de un lecho de tamiz molecular; que es una zeolita peletizada. Cuando se satura, puede regenerarse soplando aire seco caliente a través de él. El aire comprimido frío y seco del lecho de zeolita pasa luego por el intercambiador de calor principal que tiene nitrógeno frío en el otro lado. Se enfría hasta el punto de que se condensa parcialmente en un líquido. Esto entra en una columna de destilación de alta presión donde el oxígeno líquido crudo se acumula en el fondo y el gas nitrógeno impuro se extrae de la parte superior. Luego se permite que el nitrógeno impuro se expanda a través de una válvula o una turbina (como el turbocompresor de un automóvil pero más grande). Esta expansión hace que el gas se enfríe lo suficiente como para condensar parte del nitrógeno. Parte del gas restante se ventila a través del intercambiador de calor para enfriar el aire entrante. El resto del gas y cualquier líquido entra en una columna de destilación de baja presión que produce nitrógeno gaseoso muy puro en la parte superior. El oxígeno líquido crudo en el fondo de la columna de destilación de alta presión puede enviarse a otra columna de destilación para separar el oxígeno, el argón, el neón, el criptón y el xenón. Incluso el oxígeno crudo se puede usar para soldar porque los contaminantes son en su mayoría gases inertes como el argón. Dado que el argón se usa como gas protector, las plantas más grandes lo purificarán del oxígeno. Se deja que el oxígeno líquido hierva en la columna de destilación y ese gas frío pasa por el intercambiador de calor principal, en un paso diferente al nitrógeno, para enfriar el aire entrante. Luego se prueba su pureza y se comprime usando compresores de oxígeno especiales a aproximadamente 2500-3000 psi y se almacena en los cilindros de soldadura de acero que obtiene del proveedor de gas de soldadura.
Aquí hay un diagrama y una descripción: oxígeno comercial | netl.doe.gov
- La absorción por oscilación de presión utiliza zeolitas que absorben preferentemente nitrógeno o tamices moleculares de carbono que absorben preferentemente oxígeno. Se necesitan varias etapas para obtener purezas razonables y la eficiencia energética es pobre en comparación con la separación criogénica. Sin embargo, el equipo es mucho más barato en escalas medianas a pequeñas, por lo que la absorción de oscilación de presión a menudo se usa para pequeños suministros constantes de gas para reemplazar el costo de comprar o alquilar tanques.
- La separación de membrana implica haces de tubos de plástico. El aire a alta presión se introduce en los tubos y las moléculas de oxígeno más pequeñas se filtran a través de las paredes del tubo más rápido que el nitrógeno (sí, los átomos de oxígeno son más pesados que los átomos de nitrógeno, pero la molécula es más pequeña). El nitrógeno parcialmente purificado sale del interior de los tubos mientras que el oxígeno parcialmente purificado se filtra a través de los lados. Al conectar en cascada múltiples etapas de tubos de membrana, se puede producir gas purificado.
- Existen materiales cerámicos que pueden disolver y transportar iones de oxígeno a temperaturas muy altas; similar a la forma en que el hidrógeno puede disolverse en paladio sólido. Que yo sepa, esto no se ha comercializado ya que es difícil construir tuberías y válvulas para soportar las altas temperaturas.
Estos son los métodos con los que tengo experiencia profesional directa. Han pasado 20 años desde que trabajé en el campo, por lo que puede haber
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