Flytende luft - grunnlaget for produksjon av rent oksygen

Ettersom alle gasser har flere aggregattilstander, og kan gjøres flytende, luft, bestående av en gassblanding kan også være en væske. I utgangspunktet produsere flytende luft for separering derfra av rent oksygen, nitrogen og argon.

Litt historie

Inntil det 19. århundre, forskere trodd at gassen har bare en fysisk tilstand, men å bringe luft til flytende tilstand lært på begynnelsen av forrige århundre. Dette ble gjort ved hjelp av Linde maskinen, de viktigste delene som var kompressoren (motor, forsynt med en pumpe), og en varmeveksler, vist som to rør rullet i en spiral, hvorav den ene holdes inne i den andre. Den tredje komponenten i strukturen var en termos, går på innsiden og flytende gass. Maskindeler ble dekket med isolerende materiale for å hindre tilgang til gass fra utsiden varmen. Som ligger nær utløpet av det indre røret er avsluttet i en choke.

gass arbeid

Teknologien for fremstilling av flytende luft er ganske enkel. Først blir gassblandingen renses for støv, vannpartikler, samt karbondioksyd. Det er en annen viktig komponent, uten at den vil produsere flytende luft av trykk -. Ved hjelp av kompressoren luften komprimeres til 200-250 atm, under avkjøling med vann. Da luften passerer gjennom den første varmeveksler, og deretter deles i to strømmer, den største av hvilke er i ekspanderen. Dette begrepet refererer til en stempelmaskin, som arbeider med ekspanderende gass. Det omdanner potensiell energi til mekanisk, og gassen kjøles fordi utfører arbeid.

Videre, luft, vasking av de to varmeveksleren og derved avkjøling av den andre strømningen går fremover, kommer ut og samles opp i termosflaske.

turboekspandereren

Til tross for sin tilsynelatende enkelhet, er bruken av ekspanderen ikke mulig i industriell målestokk. Oppnås ved å strupe gass gjennom det tynne røret er for dyrt, er det ikke nok til å oppnå en effektiv og energikrevende og derfor uakseptable for industrien. Ved begynnelsen av det forrige århundre var spørsmålet om å forenkle produksjonen av råjern, og for dette formål ble det foreslått å lage blåsing av luft med et høyt oksygeninnhold. Således var det et spørsmål om den kommersielle produksjonen av sistnevnte.

Stempelet ekspander hurtig tilstoppet med vann is, slik at luften er nødvendig for å forhåndstørket, noe som gjør prosessen mer komplisert og kostbar. Bidro til å løse problemet med utvikling av turboekspanderen anvendes i stedet for stempelet turbinen. Senere turbo ekspansjons har blitt brukt under fremstillingen og andre gasser.

søknad

Flytende luft i seg selv alene ikke benyttes, dette mellomprodukt for å oppnå rene gasser.

isoleringskomponenter prinsipp er basert på forskjellen i kokende bestanddeler av den blanding av: oksygen koker ved -183 ° C, og nitrogen ved -196 °. væske lufttemperaturen er under to hundre grader, og oppvarming av den, er det mulig å fremstille separasjon.

Når væsken begynner å fordampe langsomt luft, fordamper nitrogen først, og etter at det er fordampet hoveddelen, ved en temperatur på -183 ° kokende oksygen. Faktum er at mens nitrogen forblir i blandingen, kan den ikke fortsette å varme, selv ved bruk av et ekstra varmeapparat, men så snart mesteparten av nitrogenet fordamper, ble blandingen nådde hurtig koketemperatur følgende del av blandingen, dvs. oksygen.

rensing

Men på denne måten er det umulig å oppnå rent oksygen og nitrogen i en enkelt operasjon. Luften i flytende tilstand til det første destillasjonstrinnet inneholder ca. 78% nitrogen og 21% oksygen, men jo lenger prosessen og jo mindre flytende nitrogen forblir i mer med den vil fordampe og oksygen. Når nitrogenkonsentrasjonen i væsken synker til 50%, er oksygeninnholdet i dampen økt til 20%. Derfor ble fordampet gass kondenseres igjen og underkastet destillasjon for andre gang. Jo større destillasjonene, vil tydeligere være de resulterende produkter.

i industrien

Fordampning og kondensering - to motsatte prosesser. Den første væske må bruke varme, og på den andre - varmen vil bli utgitt. Hvis det ikke er varmetap, varme frigitt og absorbert i løpet av denne prosessen også. Således er volumet av den kondenserte oksygen er vesentlig lik med volumet av det fordampede nitrogen. Denne prosessen kalles destillasjon. En blanding av de to gassene som dannes på grunn av fordampning av flytende luft på nytt passerer gjennom den, og noe av oksygenet går over i kondensatet, og dermed gi varme, for derved å fordampe noe av nitrogenet. Prosessen gjentas et antall ganger.

Industriell fremstilling av nitrogen og oksygen forekommer i de såkalte retting kolonner.

interessante fakta

Ved kontakt med det flytende oksygenet mange materialer blir sprø. Videre flytende oksygen - en kraftig antioksidant, men treffer den, organiske stoffer brenne, og slipper mye varme. Når impregneringsvæske oksygen noen av disse stoffene bli ukontrollerbar eksplosive egenskaper. Denne oppførselen er karakteristisk for oljeprodukter, som inkluderer konvensjonell asfalt.