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El oxígeno de alta pureza se utiliza ampliamente en los campos médico, industrial y de investigación científica. El continuo desarrollo de su tecnología de producción ha generado mayores requisitos de pureza y eficiencia de producción. Este artículo presentará varios métodos comunes para producir oxígeno de alta pureza, analizando sus principios de funcionamiento, ventajas y desventajas, y sus aplicaciones.

1. Método de separación de aire

El método de separación de aire es uno de los más utilizados para producir oxígeno de alta pureza. Su principio fundamental es separar los diferentes componentes del aire en distintos puntos de ebullición mediante tecnología de enfriamiento criogénico.

1.1 Método de separación por aire frío profundo

El método de separación profunda por aire frío es una tecnología industrial consolidada para la producción de oxígeno. Este método aprovecha las diferencias en los puntos de ebullición de diversos componentes del aire a diferentes presiones y temperaturas. Mediante múltiples etapas de compresión, enfriamiento y licuefacción, se separan del aire el oxígeno, el nitrógeno y otros gases. El dispositivo de separación profunda por aire frío utiliza torres de destilación multietapa para obtener oxígeno de alta pureza superior al 99,5 %.

Las ventajas del método de separación por aire frío profundo residen en la producción continua de oxígeno de alta pureza a gran escala, y su idoneidad para aplicaciones industriales con alta demanda de oxígeno, como la fundición de acero y los procesos químicos. Sus desventajas son la elevada inversión inicial, el alto consumo energético y los elevados requisitos de mantenimiento y operación de los equipos.

1.2 Método de separación por compresión-expansión

El método de separación por compresión-expansión es una mejora del método de separación por aire frío profundo. Al comprimir el aire y expandirlo rápidamente, se enfría y se separan el oxígeno y otros componentes. Este método también permite lograr una alta pureza del oxígeno, pero, en comparación con la separación por aire frío profundo tradicional, el volumen del equipo es menor y resulta adecuado para la producción de oxígeno a pequeña escala.

2. Método de adsorción por oscilación de presión (PSA)

La adsorción por oscilación de presión (PSA) es un método común para la producción industrial de oxígeno de alta pureza. El principio de la PSA consiste en aprovechar las características de adsorción selectiva de adsorbentes (como los tamices moleculares de zeolita) para el nitrógeno y el oxígeno del aire. A diferentes presiones, el nitrógeno se adsorbe y desorbe respectivamente, obteniendo así oxígeno de alta pureza.

Las ventajas del método PSA son la simplicidad de sus equipos, la rapidez de arranque y los bajos costos operativos. No requiere un proceso de enfriamiento complejo, por lo que se utiliza ampliamente en equipos de producción de oxígeno a pequeña escala. La pureza del oxígeno producido mediante el método PSA suele estar entre el 90 % y el 95 %, pero mediante mejoras adecuadas, puede alcanzar niveles superiores al 99 %.

Sin embargo, las desventajas del método PSA son que la producción y la pureza del oxígeno están limitadas por el rendimiento del adsorbente, y la eficiencia del sistema se ve afectada por el envejecimiento del adsorbente. Por lo tanto, este método es más adecuado para empresas o instituciones médicas con menor demanda de oxígeno.

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