Aerul lichid este baza pentru obținerea oxigenului pur

Deoarece toate gazele au mai multe stări agregate și pot fi lichefiate, aerul constând dintr-un amestec de gaze poate deveni de asemenea lichid. În general, aerul lichid este produs pentru a separa oxigenul pur, azotul și argonul din acesta.

Un pic de istorie

Până în secolul al XIX-lea, oamenii de știință au crezut că gazul are doar o singură stare agregată, dar pentru a aduce aerul în stare lichidă au învățat 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 designului a fost un termos, în interiorul căruia a fost colectat gaz lichefiat. Părțile componente ale mașinii au fost acoperite cu materiale termoizolante pentru a împiedica accesul la gazul termic din exterior. Tubul interior situat în apropierea gâtului sa încheiat cu o accelerație.

Operarea cu gaz

Tehnologia de obținere a aerului lichefiat este destul de simplă. Mai întâi, amestecul de gaze este curățat de praf, particule de apă, precum și dioxid de carbon. Există o altă componentă importantă, fără care nu va fi posibilă producerea presiunii aerului lichid. Cu ajutorul unui compresor aerul este comprimat până la 200-250 de atmosfere, în timp ce se răcește simultan cu apă. Apoi, aerul trece prin primul schimbător de căldură, apoi este împărțit în două fluxuri, cea mai mare dintre ele ajungând la expansor. Acest termen este numit o mașină cu piston, care funcționează prin extinderea gazului. Convertește energia potențială în energie mecanică, iar gazul se răcește, pentru că face munca.

Apoi, aerul, după spălarea a două schimbătoare de căldură și prin aceasta răcirea celui de-al doilea curent, care vine spre, iese și este colectat într-un termos.

turbodetendare

În ciuda simplității aparente, utilizarea unui expander nu este posibilă la scară industrială. Gazul obținut prin trecerea printr-un tub subțire este prea scump, obținându-l nu este suficient de eficient și consumatoare de energie și, prin urmare, inacceptabil 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 apărut problema extracției industriale a acesteia din urmă.

Expansorul pistonului este rapid înfundat cu gheață de apă, astfel încât aerul trebuie să fie drenat în prealabil, ceea ce face ca procesul să fie mai complicat și mai scump. Pentru a rezolva problema, a ajutat dezvoltarea unui turbo-expander folosind o turbină în loc de un piston. Ulterior, turboexpanderii au fost utilizați în procesul de obținere a altor gaze.

cerere

Aerul lichid în sine nu este utilizat nicăieri, este un produs intermediar în producerea de 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 mai mică de două sute de grade, iar prin încălzire se poate face o separare.

Când aerul lichid începe să se evaporă încet, primul se volatilizează cu azot și, după ce partea sa principală sa evaporat, la -183 ° oxigenul se fierbe. 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. Când concentrația de azot din lichid scade la 50%, conținutul de oxigen din vapori crește la 20%. Prin urmare, gazele vaporizate sunt din nou condensate și distilate pentru a doua oară. Cu cât mai multă distilare, cu atât vor fi mai pure produsele.

În industrie

Evaporare și condensare - acestea sunt două procese opuse. La început, lichidul trebuie să-și petreacă căldura, iar la al doilea - căldura va fi eliberată. Dacă nu există pierderi de căldură, căldura eliberată și consumată în timpul acestor procese este. Astfel, volumul de oxigen condensat va fi aproape egal cu volumul de azot evaporat. Acest proces se numește rectificare. 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.

industrial producția de azot și oxigenul are loc în așa-numitele coloane de distilare.

Fapte interesante

Când este expus oxigenului lichid, multe materiale devin fragile. În plus oxigen lichid - oxidant foarte puternic, prin urmare, după ce a intrat în el, materia organică este arsă, eliberând o mulțime de căldură. Când sunt impregnate cu oxigen lichid, unele dintre aceste substanțe dobândesc proprietăți explozive necontrolate. Acest comportament este tipic produselor petroliere, care includ și asfalt obișnuit.