1. Collection d'air: L'air est entraîné dans un grand compresseur où il est comprimé à une haute pression. Cela élimine les impuretés comme la poussière et l'humidité.
2. refroidissement et liquéfaction: L'air comprimé est ensuite refroidi à des températures extrêmement basses (-196 ° C ou -321 ° F). Ceci est réalisé en utilisant un système complexe d'échangeurs de chaleur et de turbines d'expansion. À cette température, l'air se liquéfie.
3. Distillation fractionnaire: L'air liquide est ensuite passé à travers une grande colonne cylindrique appelée tour de distillation. La tour est divisée en plusieurs sections, chacune avec une température spécifique. Alors que l'air liquide monte dans la tour, il se réchauffe progressivement.
- Au bas de la tour, le composant du point d'ébullition le plus bas, l'azote (-196 ° C), se termine d'abord en premier et est collecté en haut.
- Alors que l'air continue vers le haut, l'oxygène (-183 ° C), qui a un point d'ébullition légèrement plus élevé, se termine ensuite et est collecté dans une section inférieure.
- D'autres gaz comme l'argon et le néon sont également collectés à différents niveaux de la tour.
4. Stockage et distribution: L'oxygène purifié est ensuite stocké dans de grands réservoirs ou transporté par pipeline ou camions-citernes pour diverses applications industrielles et médicales.
Points clés sur la production d'oxygène industriel:
* haute pureté: La distillation fractionnaire donne de l'oxygène avec une pureté très élevée, généralement 99,5% ou plus.
* échelle: Les plantes industrielles peuvent produire des quantités massives d'oxygène, mesurées en tonnes par jour.
* Gérances énergétiques: Les processus de liquéfaction et de distillation nécessitent une entrée d'énergie significative, principalement pour le refroidissement et la compression.
* Impact environnemental: La consommation d'énergie associée à la production d'oxygène peut contribuer aux émissions de gaz à effet de serre, bien que les progrès de la technologie et des sources d'énergie renouvelables réduisent cet impact.
Méthodes alternatives:
Bien que la distillation fractionnaire soit la méthode dominante de production d'oxygène industrielle, d'autres méthodes existent, telles que:
* Electrolyse de l'eau: Le passage d'un courant électrique à travers l'eau le divise en hydrogène et en oxygène. Cette méthode devient de plus en plus populaire à mesure que les sources d'énergie renouvelables comme l'énergie solaire et éolienne deviennent plus disponibles.
* Adsorption de swing de pression (PSA): Cette méthode utilise des matériaux adsorbants pour éliminer sélectivement l'azote de l'air, laissant derrière lui un flux d'oxygène concentré. Le PSA est généralement utilisé pour la production d'oxygène à plus petite échelle.
Utilisations industrielles de l'oxygène:
L'oxygène est une composante vitale dans de nombreux processus industriels, notamment:
* Production d'acier: L'oxygène est utilisé pour oxyder les impuretés dans le minerai de fer, conduisant à la production d'acier de haute qualité.
* Fabrication chimique: L'oxygène est utilisé comme oxydant dans diverses réactions chimiques.
* Fabrication métallique: L'oxygène est utilisé dans le soudage, la coupe et d'autres processus de travail des métaux.
* soins de santé: L'oxygène est crucial pour les traitements médicaux, tels que le soutien respiratoire.
* Traitement des eaux usées: L'oxygène est utilisé pour favoriser la croissance des bactéries bénéfiques qui décomposent la matière organique dans les eaux usées.
