摘要：空气源：以环境空气为原料。工艺简单，成本低，但产生的臭氧浓度较低（通常1-3% wt），能耗较高。

臭氧制备完整工艺流程图

原料气 → 压缩与干燥 → 净化（可选） → 臭氧发生器 → 气液混合 → 应用 → 尾气处理

整个系统围绕臭氧发生器核心展开，其工艺流程如下图所示：

各子系统详解

1. 气源准备系统 (Gas Preparation System)

这是决定臭氧产量、纯度和能耗的关键前置环节。

气源选择：

空气源：以环境空气为原料。工艺简单，成本低，但产生的臭氧浓度较低（通常1-3% wt），能耗较高。

氧气源：使用液氧（LOX）或制氧机（PSA）产生的纯氧。产生的臭氧浓度高（可达6-15% wt），效率更高，能耗更低，但综合成本需计算氧气成本。

压缩：使用空压机将空气压缩到所需压力（通常0.6-1.0 MPa）。

冷却与干燥：压缩后的空气温度很高，必须先经冷却器降温。然后进入干燥器（常用吸附式干燥器，内含分子筛或硅胶），将露点降至-40℃甚至更低，彻底去除水分。这是防止硝酸腐蚀和杂质的关键。

过滤：经过精密过滤器，去除空气中的颗粒物、油蒸汽等杂质，确保进入发生器的气体洁净。

2. 臭氧发生系统 (Ozone Generation System)

这是整个工艺的核心。

核心部件 - 臭氧管（发生器）：现代发生器通常采用管式结构。

接地极：通常是一根外部的金属管。

介电管： inside接地极的一根玻璃或陶瓷管，其作用是均匀分布电场并防止电弧产生。

放电间隙：介电管和高压电极之间的狭窄空间，氧气在此被电离。

高压电极：通常覆盖在介电管内壁或居中放置，接入高压电流。

工作原理：经过预处理的气体流过放电间隙时，施加在电极上的高频高压电场（几千至上万伏，几百至几千赫兹）使气体分子电离，形成电晕放电。高能电子轰击O₂分子，使其分解成氧原子，随后氧原子与O₂结合成O₃。

电源单元：为发生器提供稳定的高频高压电源，其转换效率直接影响整个系统的能耗。

3. 冷却系统 (Cooling System)

高压放电会产生大量热量，而高温会促使臭氧迅速分解（臭氧在高温下不稳定）。因此，必须使用冷却水对臭氧发生器进行有效冷却，通常要求水温低于30℃。冷却方式有风冷、水冷（开式冷却塔）和冷冻水（闭式循环）等多种形式。

4. 监测与控制系统 (Control System)

现代臭氧系统均由PLC或DCS自动控制，实时监测和控制以下参数：

臭氧浓度和产量

气体流量、压力和露点

冷却水温度、流量

电源电压、电流和频率

系统联锁保护（超温、超压、断电等）

5. 尾气处理系统 (Off-gas Destruction System)

从反应装置（如臭氧接触池）排出的尾气中仍含有少量未反应的臭氧（通常为1-5%），臭氧是有害气体，不能直接排放到大气中。

尾气破坏器：通常采用加热催化法（在300℃以上高温下使臭氧迅速分解为氧气）或热解法（加热至120℃以上并通过催化剂加速分解）。

环境要求：必须确保尾气中的臭氧被分解至安全浓度（

总结：工艺流程的核心要点

原料气纯度是关键：越干燥、越纯净的气体，产生臭氧的效率越高，设备寿命越长。

冷却至关重要：低温是稳定臭氧、提高产量的必要条件。

系统化工程：臭氧发生不是一个独立的设备，而是一套包含气源、发生、冷却、控制、尾处在内的完整系统。

安全第一：必须充分考虑臭氧的腐蚀性和毒性，做好设备密封和尾气处理。

这种成熟的工艺流程被广泛应用于自来水消毒、工业废水处理、化工氧化、食品加工、医疗灭菌等众多领域。

来源：洛基说科学