氧气是工业生产、医疗急救等领域不可或缺的气体，将气态氧气转化为液态氧气（简称液氧），可大幅缩减体积（液氧体积约为同量气态氧的1/800），便于储存与远距离运输。其转化核心基于气体液化的本质——通过降低温度、提升压力，使氧气分子动能减弱、分子间距离缩小，最终从气态转变为液态，工业中以低温精馏法为主流工艺。
一、核心转化原理与主流工艺
氧气的临界温度为-118.57℃，临界压力为5.043MPa，仅当温度低于临界温度、压力高于临界压力时，氧气才可能液化。工业上最常用的低温精馏法，以空气为原料，通过多步压缩、冷却、精馏实现氧气液化，具体流程可概括为“压缩-净化-冷却-精馏”四步。
首先将空气加压至0.6-1.0MPa，随后通过冷却器初步降温，再经净化装置去除水分、二氧化碳、碳氢化合物等杂质，避免后续低温下结冰堵塞设备。净化后的空气经换热器深度冷却至接近露点，送入精馏塔，利用氧气（沸点-183℃）与氮气（沸点-196℃）的沸点差异，通过多次蒸发与冷凝分离出高纯度氧气，再将分离后的氧气进一步冷却至临界温度以下，同时维持对应压力，使其转化为液氧。
二、辅助液化方法与适用场景
除低温精馏法外，小型场景中可采用节流膨胀法与绝热膨胀法辅助液化。节流膨胀法通过高压气体快速节流减压，利用焦耳-汤姆逊效应实现降温液化，适用于实验室、小型医疗设备等小批量液氧制备；绝热膨胀法则通过气体绝热膨胀对外做功，自身温度大幅下降，搭配循环冷却系统可实现氧气液化，多用于应急性、临时性液氧需求场景。
需注意，辅助方法制备液氧的纯度与产量均低于低温精馏法，仅适用于非大规模工业场景，工业量产仍以低温精馏法为主。
三、关键操作注意事项
液氧制备过程需严格控制温度与压力，低温设备需采用不锈钢、铜合金等耐低温材质，避免材质脆裂。操作中需做好杂质净化，碳氢化合物等杂质在低温下易与液氧混合形成爆炸性混合物，引发安全风险。
储存与转运液氧时，需使用专用低温储罐（真空绝热结构），防止液氧快速蒸发。同时操作人员需穿戴低温防护装备，避免液氧接触皮肤造成冻伤，现场需严禁火源，防止液氧蒸发后与可燃物质发生反应。
综上，氧气液化的核心是突破临界状态参数，工业中通过低温精馏法实现高效量产，辅助方法适配小型场景，严格把控工艺参数与安全规范，是保障液氧制备稳定、安全的关键。
