工业制氧的方法一般有四种,包括物理分离液态空气的方法、分子筛制取氧气的方法(又称为吸附法)、膜脱离法和电解制氧法。其中使用得最多的还是分离液态空气的方法。
分离液态空气法分成两个步骤:1、利用热胀冷缩和分子间的间隙,在低温的条件下加压,使空气液化;2、然后控制温度使氮气从空气中分离出来。因为液态氮的沸点是零下196度,而液态氧的沸点是零下183度。不过由于加压使分子间的间隙变小的原因,它们的沸点都会有相应的升高。但是液态氮的沸点始终要比液态氧低,因此只要控制温度,使温度在它们的沸点之间,就可以使氮气蒸发,剩下的就是液态氧了。
当然分离液态空气法还有一些其它具体的步骤,比如需要把空气预冷,还要净化掉其中的某些杂质等。得到的氧气纯度可以达到99.6%,氮气纯度更是高达99.9%。如果增加附加装雷,还能提取出稀有的惰性气体。而且这种方法的成本低,产量大,技术要求也不高,所以是工业制氧气的第一选择。1903年,德国林德公司就制造了世界上第一台深冷空气制氧机,至今已有100多年的历史。
分子筛制氧法是一项科技含量比较高的制取氧气的方法。它利用的是氮分子大于氧分子的性质,使用高科技制取的分子筛,好像筛细沙一样,把氧分子从空气中筛出来,从而实现分离氧气的办法。分子筛被安装于吸附器的入口处,用压缩机把干燥的空气压入真空的吸附器时,由于氮分子比较大,就被分子筛吸附住,氧分子较小才能通过分子筛进入吸附器。