氧氣在工業和其他行業中的應用

氧氣在空氣中（溫度 = 18 °C,壓力 = 760 mm汞柱）是一種無色、無味的氣體。它在空氣中比例為 21%。

在某些條件下,氧氣很容易與大多數元素發生反應並形成相應的氧化物。它也是燃燒的必要條件。在有油和油脂或被其污染的紡織品的情況下,比如清潔設備,氧氣會導致自燃。

氧氣是各種領域和工藝中不可缺少的工具。

僅舉幾個使用該介質的例子：

• 在煉鋼廠、鑄造廠和食品工業中
• 在水處理技術中作為氧化劑
• 在醫學中作為通風劑
• 在水下考察中
• 在航空航天工業中作為火箭燃料的氧化劑
• 在化學工業中,例如在硫酸或硝酸的生產中
• 在煤制合成氣和重油制氫過程中
• 在通過氫氧焰熔化高熔點金屬過程中
• 在燃料電池中
• 在氧乙炔切割中使用乙炔進行焊接和切割
• 在激光火焰切割中作為切割氣體
• 在等離子切割中作為工作氣體
• 在造紙工業中用於漂白
• 在紡織工業中,例如用於洗衣店
• 在醫院中

在空氣中燃燒的物質,在常壓下的純氧中表現得更為強烈。在純氧環境中,在壓力增加的情況下,可能發生爆燃,因為在這種條件下,點火所需的能量較少。

有許多材料在空氣中不燃燒,但在純氧中卻在相同條件下發生反應。在這些情況下,較高的壓力也有利於火災的發生,因為隨著壓力的上升,易燃物質的數量也會增加。

起火的三個因素至關重要：氧化劑、燃料和點火源。缺少這三個因素中的任何一種,通常都會阻止火災的發生。

假設純氧在一個高壓的工業設備中流動。閥門內部的部件、壓力調節器、管道和管道配件成為燃料。氧氣是氧化劑,而氧氣的壓縮又提供了點火的能量。

當氧氣從高壓降為低壓時,它可以達到音速。如果它在這種高速下遇到阻力,由於絕熱壓縮,其溫度會上升。其背景是,在短時壓縮過程中,沒有熱能可以釋放到環境中。隨著輸出壓力的增加,溫度也隨之上升。

由於溫度上升,應用的塑料、有機化合物和小金屬顆粒達到了自燃點,它們的自燃產生了足夠的點火熱量。

雜質、突出的金屬顆粒和髒汙顆粒通常不會燃燒,但它們會變得非常熱,除了碰撞能量和摩擦熱之外,還會引起火災甚至爆炸。

總之,此處講的是點火機制,總體上可分為顆粒碰撞、機械碰撞和摩擦及壓力加熱等類別。

優秀的風險管理特別重要。這包括設備製造、運營和保養：

• 防止氣體速度過快
• 避免突然的阻礙
• 只有在保證通過所連接的金屬表面進行充分散熱的情況下才使用塑料墊片
• 根據可能的最高壓力選擇金屬材料,有時需要使用特殊合金
• 不能用鋁,因為在純氧應用中鋁的點火能量低且熔點低
• ,應檢查非金屬材料的使用情況,可能的話應使用也經過氧氣適用性規範測試的非金屬材料
• 在操作中,應避免壓力激增時閥門快速開啟和關閉。

在安裝過程中,清潔是重中之重,所以在純淨的、流動的氧氣區域不能有任何有機化合物或顆粒。由於有燃燒的危險,在技術上可能的情況下,所有與氧氣接觸的設備部分都必須進行清潔。不得有殘渣、鐵銹、焊接殘留物、噴砂材料、油、油脂、溶劑,以及其他外來物質和外來顆粒（包裝、防銹劑、加工碎屑）。在這種情況下,必須嚴格避免通常的潤滑方式,比如在系統中安裝管道時。還應避免接觸油性清潔布或沾有油脂的手。在處理氧氣時,不能穿沾有油或油脂的衣服。

因此,在製造和保養過程中必須特別注意正確選擇部件。一方面,必須在最高的清潔條件下生產這些產品,以避免污染,另一方面,它們必須與所使用的介質和輔助劑兼容。

德國聯邦材料研究和測試研究所（BAM）提供了關於哪些部件可以用於氧氣流過程的資料。「BAM 認證」通常指的是對接觸介質（如密封材料）的非金屬材料在不同溫度和壓力下與氣態或液態氧的反應性進行測試。

此外,必須遵守 BG RCI（材質和化工行業職業公會）的資料表 M 034。該資料表涉及氧氣的特徵和性質,處理氧氣和氧氣混合物時的危險和保護措施,以及採購和營運氧氣設備的建議。