Течният въздух е основата за получаване на чист кислород

Тъй като всички газове имат няколко състояния на агрегати и могат да бъдат втечнени, въздухът, състоящ се от смес от газове, също може да се превърне в течност. По принцип се произвежда течен въздух, за да се отделят от него чист кислород, азот и аргон.

Малко история

До 19-ти век, учените смятат, че газ има само едно физическо състояние, но да донесе въздуха към течно научих в началото на миналия век. Това е направено с помощта на машината Linde, основните части на които са компресора (мотор, снабден с помпа) и топлообменник, показана като две тръби навити по спирала, единият от които се провеждат в друга. Третият компонент на дизайна е термос, вътре в него е събрана втечнен газ. Частите на машината са покрити с топлоизолационни материали, за да се предотврати достъпът до външния топлинен газ. Вътрешната тръба, разположена близо до шията, завършва с дросел.

Газова работа

Технологията за получаване на втечнен въздух е съвсем проста. Първо, сместа от газове се почиства от прах, водни частици, както и въглероден диоксид. Има и друг важен компонент, без който няма да е възможно да се произведе течно въздушно налягане. С помощта на компресор въздухът е компресиран до 200-250 атмосфери, като същевременно се охлажда с вода. Тогава въздухът преминава през първия топлообменник, след което той се разделя на два потока, по-големият от които отива към разширителя. Този термин се нарича бутална машина, която работи чрез разширяване на газа. Той превръща потенциалната енергия в механична енергия, а газът се охлажда, защото върши работата.

Тогава въздухът, след измиване на два топлообменника и по този начин охлаждане на втория поток, идващ към, излиза и се събира в термос.

турборазширител

Въпреки очевидната простота, използването на разширител не е възможно в промишлен мащаб. Получен чрез дроселиране газ през тънката тръба е твърде скъпо, това е достатъчно, за да не се получи ефективно и консумация на енергия и следователно неприемливо за индустрията. В началото на миналия век е бил въпросът за опростяване на производството на чугун, и за тази цел беше предложено да се направи издуване на въздуха с високо съдържание на кислород. По този начин възниква въпросът за индустриалното извличане на последните.

Разширителят на буталото бързо се запушва с воден лед, така че въздухът трябва предварително да се отцеди, което прави процеса по-сложен и скъп. За да се реши проблемът, помогна развитието на турборазширител, използващ турбина вместо бутало. По-късно в процеса на получаване на други газове се използват турборазширители.

приложение

Самият течен въздух не се използва никъде, той е междинен продукт в производството на чисти газове.

принцип изолиране компоненти се основава на разликата в кипящ компоненти на сместа от: кислород кипи при -183 ° и азот при -196 °. Температурата на течния въздух е по-малка от двеста градуса, а при нагряването може да се отдели.

Когато течността започва бавно да се изпари въздух, азот изпарява първо, и след това се изпарява основната част, при температура от -183 ° кипи кислород. Факт е, че докато азотът остава в сместа, тя не може да продължава да се загрява, дори когато се използва допълнителен нагревател, но веднага след като повечето от азота, ще се изпари, сместа бързо се достига температурата на кипене следната част от сместа, т.е. кислород.

пречистване

По този начин е невъзможно да се получи чист кислород и азот в една операция. Въздухът в течно състояние в първия етап на дестилация съдържа около 78% азот и 21% кислород, но по-нататъшното протичане на процеса и по-малко азот остава в течността, толкова повече кислород ще се изпари с него. Когато концентрацията на азот в течността падне до 50%, съдържанието на кислород в изпаренията се увеличава до 20%. Следователно, изпарените газове отново се кондензират и дестилират за втори път. Колкото повече се дестилира, толкова по-чисти ще бъдат продуктите.

В индустрията

Изпаряване и кондензация - това са два противоположни процеса. На първо място, течността трябва да прекарва топлината, а на второ - топлината ще бъде освободена. Ако няма загуба на топлина, топлината, която се отделя и поглъща по време на тези процеси, е. Така обемът на кондензирания кислород ще бъде почти равен на обема на изпарения азот. Този процес се нарича коригиране. Смес от два газове, образувани от изпарението на течен въздух, отново преминава през него и част от кислорода преминава през кондензата, като по този начин отделя топлина, като по този начин изпарява част от азота. Процесът се повтаря многократно.

индустриален производство на азот и кислородът се получава в така наречените дестилационни колони.

Интересни факти

Когато се излага на течен кислород, много материали стават крехки. В допълнение течен кислород - много мощен окислител, следователно, след като влезе в него, органичната материя се изгаря, освобождавайки много топлина. Когато се импрегнират с течен кислород, някои от тези вещества придобиват неконтролирани експлозивни свойства. Това поведение е типично за петролните продукти, които включват обикновен асфалт.