Aer lichid - baza pentru producerea de oxigen pur

Deoarece toate gazele au mai multe stări de agregare, și poate fi lichefiat, aerul, constând dintr-un amestec de gaz poate fi de asemenea un lichid. Practic produc aer lichid pentru separarea din acesta de oxigen pur, azot și argon.

Un pic de istorie

Până în secolul al 19-lea, oamenii de știință au crezut că gazul are un singur stare fizică, ci pentru a aduce aerul la starea lichidă aflat la începutul secolului trecut. Acest lucru a fost realizat cu ajutorul mașinii Linde, ale cărui părți principale au fost compresorul (motor, prevăzut cu o pompă) și un schimbător de căldură, prezentat sub forma a două tuburi laminate într-o spirală, dintre care una are loc în interiorul celeilalte. A treia componentă a structurii a fost un termos, merge în interiorul și a gazului lichefiat. piese de mașini au fost acoperite cu materiale izolatoare pentru a preveni accesul la gaz de căldură din exterior. Situat în apropiere de gura tubului interior este terminată într-o sugrumare.

lucru de gaz

Tehnologia de producere a aerului lichid este destul de simplu. În primul rând, amestecul de gaze este purificat de praf, particule de apă, precum și dioxid de carbon. Există o altă componentă importantă, fără de care va produce aer lichid - presiune. Cu ajutorul compresorului aerul este comprimat la 200-250 atm, în timp ce se răcește cu apă. Apoi aerul trece prin primul schimbător de căldură, și apoi împărțit în două fluxuri, dintre care cel mai mare este în expandor. Acest termen se referă la o mașină cu piston, care funcționează prin extinderea gazelor. Se transformă în energie potențială mecanică, iar gazul este răcit, deoarece își desfășoară activitatea.

În plus, aerul, spălarea schimbătorului două căldură și răcire astfel al doilea fluxul de a merge mai departe, iese și colectate în termos.

turbodetendare

În ciuda simplității sale aparente, utilizarea decomprimare nu este posibilă la scară industrială. Se obține prin gâtuirea de gaz prin tubul subțire este prea scump, nu este suficient pentru a obține în mod eficient și consumatoare de energie și, prin urmare inacceptabilă pentru industrie. La începutul secolului trecut a fost problema de a simplifica producția de fontă, iar în acest scop, a fost propus pentru a face suflare din aer, cu un conținut ridicat de oxigen. Astfel, a existat o întrebare cu privire la producția comercială a acesteia din urmă.

Expanderul piston colmatate rapid cu gheață de apă, astfel încât este necesar să se pre-uscat, ceea ce face procesul mai complicat și costisitor aer. A ajutat rezolva problema dezvoltării expandor turbo este utilizat în locul turbinei pistonului. Mai târziu, expandoare turbo au fost folosite în timpul preparării și a altor gaze.

cerere

aer lichid în sine singur nu este utilizat, acest produs intermediar pentru a obține gaze pure.

principiu componente de izolare se bazează pe diferența de componente ale amestecului de fierbere: oxigen fierbe la -183 ° și azot la -196 °. Temperatura aerului lichid este sub două sute de grade, și încălzirea acestuia, este posibil să se producă o separare.

Când lichidul începe să se evapore încet aerul, azotul se evaporă mai întâi, și după ce a evaporă partea principală, la o temperatură de -183 ° oxigen fierbere. Faptul este că, în timp ce azotul rămâne în amestec, nu poate continua să se încălzească, chiar și atunci când se utilizează un sistem de încălzire suplimentară, dar de îndată ce majoritatea azotului se va evapora, amestecul a fost repede atins temperatura de fierbere următoarea porțiune din amestec, adică oxigen.

purificare

Cu toate acestea, în acest fel, este imposibil să se obțină oxigen pur și azot într-o singură operație. Aerul în stare lichidă la prima etapă de distilare conține aproximativ 78% azot și 21% oxigen, cu toate acestea, cu cât procesul și mai mic azotului lichid rămâne în mai mult cu ea se va evapora si oxigen. Atunci când concentrația de azot în lichid scade la 50%, conținutul de oxigen în vaporii este crescut la 20%. De aceea, gazul evaporat a fost condensat din nou, și supus distilării pentru a doua oară. Cu cât distilările, mai clare vor fi produsele rezultate.

În industrie

Evaporarea și condensare - două procese opuse. Primul fluid trebuie să cheltuiască căldură, iar la al doilea - căldura va fi eliberată. Dacă nu există nici o pierdere de căldură, căldura eliberată și absorbită în timpul acestui proces, de asemenea. Astfel, volumul oxigenului condensat este în mod substanțial egal cu volumul azotului se evapora. Acest proces se numește distilare. Un amestec format din cele două gaze formate datorită evaporării aerului lichid trece din nou prin ea, iar o parte din oxigenul trece în condens, oferind astfel căldură, prin aceasta să se evapore o parte din azot. Procesul se repetă de mai multe ori.

Industriale prepararea azotului și oxigenului are loc în așa-numitele coloane de rectificare.

fapte interesante

La contactul cu oxigenul lichid multe materiale devin fragile. Mai mult, oxigen lichid - un oxidant puternic, cu toate acestea, lovind, substanțe organice arde, eliberând multă căldură. Când impregnarea oxigen lichid unele dintre aceste substanțe devin proprietăți explozive necontrolabile. Acest comportament este caracteristic produse petroliere, care includ asfalt convenționale.