Flytande luft - grunden för produktion av rent syre

Eftersom alla gaser har flera aggregationstillstånd, och kan göras flytande, luften, som består av en gasblandning kan också vara en vätska. I princip producera flytande luft för separation därifrån av rent syre, kväve och argon.

En liten historia

Fram till 19-talet, trodde forskarna att gasen har endast ett fysiskt tillstånd, men för att få luft till flytande tillstånd lärde i början av förra seklet. Detta gjordes med hjälp av Linde maskinen, de viktigaste delarna av vilka var kompressorn (motor, försedd med en pump) och en värmeväxlare, som visas som två rör valsade i en spiral, av vilka hålls inuti den andra. Den tredje komponenten i strukturen var en termos, kommer inuti och flytande gas. Maskindelar var täckta med isolerande material för att förhindra tillgång till gas från utsidan värme. Beläget nära mynningen av innerröret avslutas i en choke.

gas arbete

Tekniken för framställning av flytande luft är ganska enkel. Först gasblandningen renas från damm, vattenpartiklar, såväl som koldioxid. Det finns en annan viktig komponent, utan vilken den kommer att producera flytande luft - tryck. Med hjälp av kompressorn luft komprimeras till 200-250 atm, under kylning med vatten. Då luften passerar genom den första värmeväxlaren, och sedan delas i två strömmar, av vilka den större är i expander. Denna term hänför sig till en kolvmaskin, som fungerar genom att expanderande gas. Den omvandlar potentiell energi till mekanisk och gas kyls eftersom utför arbete.

Vidare, luft, tvättning av två värmeväxlare och därigenom kyla den andra flödes gå framåt, kommer ut och samlas i termos.

turboexpander

Trots dess skenbara enkelhet, är det inte möjligt att använda expandern i industriell skala. Erhålles genom strypning av gas genom den tunna röret är för dyrt, det är inte tillräckligt för att effektivt erhålla och energikrävande och därför oacceptabelt för industrin. I början av förra seklet var frågan om att förenkla produktionen av råjärn, och för detta ändamål föreslogs att blåsa ut luften med en hög syrehalt. Således var det en fråga om den kommersiella produktionen av den senare.

Kolvexpander tilltäppta snabbt med vatten is, så luften är nödvändigt att förbehandla torr, vilket gör processen mer komplicerad och dyrbar. Hjälpte lösa problemet med utvecklingen av turboexpander används i stället för kolv turbinen. Senare expansionsturbiner har använts under förberedelserna och andra gaser.

ansökan

Flytande luft i sig ensamma inte används, denna mellanprodukt för att erhålla rena gaser.

isoleringskomponenter Principen bygger på skillnaden i kokande komponenter i blandningen av: syre kokar vid -183 °, och kväve vid -196 °. flytande lufttemperaturen är lägre än två hundra grader, och upphettning av denna, är det möjligt att producera separation.

När vätskan börjar att långsamt avdunsta luft, avdunstar kväve först, och efter att det har avdunstat huvuddelen, vid en temperatur av -183 ° kokpunkts syre. Faktum är att medan kvävet förblir i blandningen, kan det inte fortsätta att värma, även vid användning av en extravärmare, men så snart det mesta av kvävet avdunstar, blandningen snabbt nås koktemperatur följande del av blandningen, dvs syre.

rening

Men i detta sätt är det omöjligt att erhålla rent syre och kväve i en enda operation. Luften i vätsketillståndet till det första destillationssteget innehåller ca 78% kväve och 21% syre, emellertid, ju längre processen och ju mindre flytande kväve blir kvar i mer med det kommer att avdunsta och syre. När kvävekoncentrationen i vätskan sjunker till 50%, är syreinnehållet i ångan ökas till 20%. Därför var indunstades gasen kondenseras återigen och utsattes för destillation för andra gången. Ju större destillation, desto klarare blir de resulterande produkterna.

inom industrin

Förångning och kondensation - två motsatta processer. Den första vätskan måste tillbringa värme, och den andra - värme kommer att släppas. Om det inte finns någon värmeförlust, den värme som frigörs och absorberas under denna process. volymen av den kondenserade syre är således väsentligen lika med volymen av det förångade kvävet. Denna process kallas destillation. En blandning av de två gaserna bildade på grund av avdunstning av flytande luft åter passerar genom det, och en del av syret passerar in i kondensatet, vilket ger värme, för att därigenom förånga en del av kvävet. Processen upprepas ett flertal gånger.

Industriell framställning av kväve och syre förekommer i de så kallade rektifieringskolonner.

intressanta fakta

Vid kontakt med det flytande syret många material blir spröda. Dessutom, flytande syre - ett kraftfullt oxidationsmedel emellertid slå den, organiska ämnen bränna, frigöra mycket värme. Vid impregnering flytande syre vissa av dessa substanser blir okontrollerbara explosiva egenskaper. Detta beteende är karakteristiskt för oljeprodukter, som inkluderar konventionell asfalt.