Кислород

План:

5.1. Кислород

5.2. Общие сведения о горючих газах

5.3. Ацетилен

5.4. Газы – заменители ацетилена

5.5. Карбид кальция

5.6. Инертные защитные газы

5.7. Активные защитные газы

Кислород - самый распространенный на Земле элемент. Он составляет около 50 % массы Земли, где он находится в окислах различных элементов, около 86 % массы воды в соединении с водородом и 23 % массы воздуха (21 % по объему) в смеси с азотом, аргоном и с другими газами.

Кислород — бесцветный газ, без запаха, тяжелее воздуха, плотность его при нормальном давлении и комнатной температуре 1,33 кг/м³. Кислород сжижается при нормальном давлении и температуре – 182, 9?С. Жидкий кислород прозрачен и имеет голубоватый цвет. Масса 1 л жидкого кислорода равна 1,14 кг. При испарении 1 л жидкого кислорода образуется 860 л газа.

Кислород очень активен - соединяется со всеми химическими элементами, кроме инертных газов. Реакции веществ с кислородом экзотермические, идущие с выделением теплоты при высокой температуре, - это горение.

При соприкосновении сжатого газообразного кислорода с маслом или жирами последние могут самовоспламеняться и вызвать пожар или взрыв. Поэтому кислородные баллоны следует тщательно предохранять от загрязнения маслом. Особенно опасны пропитанные жидким кислородом пористые горючие вещества (уголь, сажа, войлок, вата и др.), которые в этом случае становятся взрывчатыми. Одежда и волосы, будучи насыщены кислородом, легко загораются. Смеси кислорода с горючими газами, жидкостями и их парами взрывоопасны при определенных соотношениях кислорода и горючего в смеси.

Получают кислород из воздуха глубоким охлаждением или из воды электролизом. В первом случае воздух в несколько приемов сжимают, каждый раз отводя выделяющуюся теплоту. После каждого цикла сжатия воздух очищают от влаги и углекислого газа. При температуре - 194,5 °С воздух становится жидким. Затем его разделяют на кислород и азот перегонкой (ректификацией), основанной на разности температур кипения жидкого азота (-196 °С) и кислорода (-183 °С). При ректификации жидкий воздух переливают в ректификационной колонне. Азот при этом испаряется и отводится через верхнюю часть колонны, а кислород сливается на ее дно. Часть его испаряется и отводится из колонны, а жидкий кислород закачивают в теплоизолированные цистерны (танки), в которых его транспортируют. К месту сварки кислород доставляют газообразным в баллонах синего цвета под давлением 15 МПа.

Технический кислород выпускается по ГОСТ 5583—78 трех сортов: 1-го сорта, содержащего не менее 99,7% чистого кислорода, 2-го сорта—не менее 99,5% и 3-го сорта—не менее 99,2% (по объему); остаток в 0,3—0,8% составляют аргон и азот. Чем ниже чистота кислорода, тем хуже качество газопламенной обработки металла, особенно резки.

Для получения кислорода электролизом через воду, налитую в емкость электролизера, пропускают постоянный ток. В результате на отрицательном электроде - катоде - выделяется газообразный водород, а на аноде - кислород. При этом на 1 м³ кислорода затрачивается 10...20 кВ?А/ч электроэнергии, тогда как для получения 1 м³ кислорода глубоким охлаждением из воздуха - 0,5...1,6 кВ?А/ч. Поэтому электролиз воды выгодно применять для получения кислорода, если используется и выделяющийся одновременно с ним водород, который может быть применен при газопламенной сварке в качестве горючего газа. При электролизе больших количеств воды водород закачивают в баллоны зеленого цвета под давлением 15 МПа. При небольшой потребности в газах выгоднее производить электролиз воды непосредственно на месте сварки. В результате прямо из электролизера кислород и водород раздельно направляются по шлангам в сварочную горелку, где они смешиваются и на выходе из сопла горелки образуют пламя. Продукт горения при этом - водяной пар, такое пламя экологически чистое.

Кислород для целей сварки хранят и транспортируют в газообразном виде или в жидком состоянии.

В первом случае жидкий чистый кислород, накопившийся в воздухо-распределительном аппарате, испаряют и им заполняют баллоны под давлением 150 - 165 кг/см², создаваемым с помощью насоса или ком-прессора.

К месту сварки и резки газообразный кислород можно подавать под давлением от 5 до 30 кгс/см³.

Жидкий кислород хранят и транспортируют в специальных сосудах, с хорошей теплоизоляцией. При использовании для сварки и резки жидкий кислород предварительно превращают в газ. Для этого на заво-дах устанавливают газофикаторы или насосы с испарителями для жид-ого кислорода, а к рабочему месту транспортируют по трубам.