Tekući zrak je osnova za dobivanje čistog kisika

Budući da svi plinovi imaju više agregatnih stanja i mogu biti ukapljeni, zrak koji se sastoji od mješavine plinova također može postati tekućina. Općenito se stvara tekući zrak da se od njega odvoji čisti kisik, dušik i argon.

Malo povijesti

Do 19. stoljeća, znanstvenici su vjerovali da se plin ima samo jedan fizičkog stanja, no kako bi zrak u tekuće stanje naučene na početku prošlog stoljeća. To je bilo učinjeno pomoću Linde stroj, čiji su glavni dijelovi bili kompresora (motor, snabdjevena s pumpom) i izmjenjivač topline, kao što je prikazano dvije cijevi valjane u spiralu, od kojih se održava unutar druge. Treća komponenta dizajna bila je termos, unutar koje je prikupljeno ukapljeni plin. Strojni dijelovi bili su pokriveni toplinskim izolacijskim materijalima kako bi se spriječio pristup toplinskom plinu izvana. Unutarnja cijev koja se nalazi blizu vrata završila je u prigušnici.

Rad plina

Tehnologija dobivanja ukapljenog zraka vrlo je jednostavna. Prvo, mješavina plinova se čisti od prašine, čestica vode, kao i ugljičnog dioksida. Postoji još jedna važna komponenta, bez kojih neće biti moguće proizvesti tekući tlak zraka. Uz pomoć kompresora zrak se komprimira do 200-250 atmosfere, istovremeno hlađenje vodom. Zatim zrak prolazi kroz prvi izmjenjivač topline, zatim je podijeljen u dva potoka, od kojih veći odlazi na ekspander. Ovaj se naziv naziva stroj za klip, koji radi širenjem plina. Ona pretvara potencijalnu energiju u mehaničku energiju, a plin se hladi, jer to radi.

Zatim zrak, nakon pranja dva izmjenjivača topline i time hlađenja drugog strujanja, dolazi prema, izlazi i sakuplja se u termos.

turboexpander

Unatoč jednostavnoj jednostavnosti, korištenje ekspander nije moguće na industrijskoj razini. Plin dobiven prigušivanjem kroz tanku cijev je previše skupo, pribavljanje nije dovoljno djelotvorno i energetski zahtjevno te stoga neprihvatljivo za industriju. Početkom prošlog stoljeća bilo je pitanje pojednostavljenja taljenja lijevanog željeza, a za tu je svrhu napravljen prijedlog za isušivanje zraka s visokim sadržajem kisika. Tako se postavilo pitanje o industrijskoj ekstrakciji potonjeg.

Eksponent klipa se brzo začepi ledenim ledom, tako da se zrak mora prije ispuštati, što proces čini složenijim i skupim. Da bi se riješio problem, pomogao je razvoj turbo-ekspander koji koristi turbinu umjesto klipa. Kasnije, turboexpanderi su korišteni u procesu dobivanja drugih plinova.

primjena

Tekući zrak se ne koristi nigdje, on je međuprodukt u proizvodnji čistih plinova.

Načelo razdvajanja sastojaka temelji se na razlici u ključanju sastavnih dijelova smjese: kisik se vrvi na -183 °, a dušik na -196 °. Temperatura tekućeg zraka je manja od dvjesto stupnjeva, i zagrijavajući ga, možete napraviti odvajanje.

Kada se tekućina počinje polako se upari zrak, dušik isparava najprije, a nakon što je uparen glavnu ulogu, na temperaturi od -183 ° C vrelišta kisik. Činjenica je da, dok je dušik ostaje u smjesi, ne može nastaviti na toplinu, čak i kada koristite dodatni grijač, ali čim veći dio dušika će ispariti, smjesa brzo je postignut vrelišta nakon dijela smjese, tj kisika.

pročišćavanje

Međutim, na taj način je nemoguće dobiti čisti kisik i dušik u jednoj operaciji. Zrak u tekućem stanju u prvom stupnju destilaciju sadrži približno 78% dušika i 21% kisika, međutim, dalje i postupak je manji tekućeg dušika i dalje u više od će ispariti i kisik. Kada koncentracija dušika u tekućini padne na 50%, sadržaj kisika u paru povećava se do 20%. Stoga se ispareni plinovi ponovno kondenziraju i destiliraju drugi put. Što je više destilacije, čišći će proizvodi biti.

U industriji

Isparavanje i kondenzacija - to su dva suprotna procesa. Prvo, tekućina mora potrošiti toplinu, a na drugom - toplina će se osloboditi. Ako nema gubitka topline, toplina koja se oslobađa i troši tijekom tih procesa jest. Tako će volumen kondenziranog kisika biti gotovo jednak volumenu isparenog dušika. Taj se proces naziva ispravljanje. Smjesa dvaju plinova nastalih uslijed isparavanja tekućeg zraka ponovno prolazi kroz njega, a neke od kisika prelazi u kondenzat, dajući topline, da bi se evaporirao i jedan dio dušika. Proces se ponavlja mnogo puta.

industrijski proizvodnja dušika i kisik se javlja u takozvanim stupcima destilacije.

Zanimljive činjenice

Kada su izloženi tekućem kisiku, mnogi materijali postaju krhki. Osim toga tekući kisik - vrlo moćan oksidator, dakle, nakon što je ušao u nju, organska tvar se spaljuje, oslobađajući puno topline. Kada se impregniraju s tekućim kisikom, neke od tih tvari stječu nekontrolirana eksplozivna svojstva. Ovo ponašanje je tipično za naftne derivate, koji uključuju obični asfalt.