Aire líquido - a base para a produción de osíxeno puro

Xa que todos os gases teñen varios estados de agregación, e pode ser licuado, o aire, que consta dunha mestura de gas pode ser un líquido. Basicamente producir aire líquido para a separación do mesmo, de osíxeno puro, de nitróxeno e de argon.

Un pouco de historia

Ata o século 19, os científicos crían que o gas ten só un estado físico, pero para levar o aire ao estado líquido aprendeu a principios do século pasado. Isto foi feito usando a máquina de Linde, as partes principais das cales eran o compresor (motor, provisto cunha bomba) e un intercambiador de calor, como dous tubos enrolados en espiral, un dos cales é mantido no interior da outra. O terceiro compoñente da estrutura foi unha botella térmica, indo cara a dentro e gas licuado. as pezas da máquina foron cubertas con materiais de illamento, a fin de evitar o acceso ao gas a partir da calor no exterior. Situado preto da boca do tubo interior é encerrado nun estrangulamento.

traballo de gas

A tecnoloxía para a produción de aire líquido é moi sinxelo. En primeiro lugar, a mestura de gas é purificado de po, partículas de auga, así como o dióxido de carbono. Hai outro compoñente importante, sen que iso producirá aire líquido - presión. Por medio do compresor de aire a presión está a 200-250 atm, mentres se arrefecia con auga. A continuación, o aire pasa a través do primeiro intercambiador de calor, e, a continuación, dividido en dous fluxos, de que canto maior é o expansor. Este termo refírese a unha máquina de pistón, que funciona a través da expansión do gas. El converte a enerxía potencial en mecánica, eo gas é arrefriado por executa o traballo.

Ademais, o aire, o lavado do intercambiador de calor dous e arrefriándoo así o segundo fluxo vai para adiante, sae e recolleuse o recipiente térmico.

turboexpansor

A pesar da súa aparente sinxeleza, o uso do expansor non é posible a escala industrial. Obtido por estrangulamento de gas a través do tubo fino é moi caro, non é suficiente para obter de forma eficaz e consumo de enerxía e, polo tanto, inaceptable para a industria. A principios do século pasado foi o tema da simplificación da produción de ferro-gusa, e para tal fin foi proposta para facer golpe fóra do ar con alto contido de osíxeno. Así, houbo unha pregunta sobre a produción comercial destas últimas.

O expansor de pistón rapidamente obstruído con xeado de auga, de xeito que o aire é necesario para pre-seco, o que fai o proceso máis complicado e caro. Axudou a resolver o problema do desenvolvemento do expansor turbo é usado no lugar da turbina pistón. Posteriormente turboexpansores foron utilizados durante a preparación e outros gases.

aplicación

si sos aire líquido non é utilizado, este produto intermedio para a obtención de gases puros.

principio compoñentes de illamento baséase na diferenza de compoñentes da mestura de ebulición: osíxeno entra en ebulición a -183 °, e de nitróxeno a -196 °. temperatura do aire líquido é inferior a dous centenares de graos, e quentando-o, é posible producir separación.

Cando o líquido comeza a evaporar-se lentamente aire, nitróxeno evapora primeiro, e despois evaporou-se a parte principal, a unha temperatura de -183 ° osíxeno ebulición. O feito é que, mentres que o nitróxeno permanece na mestura, non pode continuar a quentar, mesmo cando se usa un aquecedor adicional, pero, logo que a maior parte do nitróxeno pode evaporarse, a mestura foi rapidamente alcanzar ebulición temperatura seguinte porción da mestura, é dicir, osíxeno.

purificación

Con todo, deste xeito, é imposible de obter osíxeno puro e nitróxeno nunha única operación. O aire no estado líquido para o primeiro paso de destilación contén preto de 78% de nitróxeno e 21% de osíxeno, con todo, canto máis o proceso e canto menor sexa o nitróxeno líquido permanece no máis con el ha evaporar e osíxeno. Cando a concentración de nitróxeno no líquido cae a 50%, o contido de osíxeno en forma de vapor é aumentado para 20%. Polo tanto, o gas evaporado foi condensado e de novo sometido a destilación, por segunda vez. Canto máis grandes as destilações, máis claro será os produtos resultantes.

na industria

A evaporación e condensación - dous procesos opostas. O primeiro fluído debe pasar calor, e na segunda - calor será liberado. Se non hai perda de calor, a calor liberado e absorbido durante este proceso ben. Así, o volume do condensado de osíxeno é substancialmente igual ao volume do nitróxeno evaporado. Este proceso é chamado de destilación. Unha mestura dos dous gases que se forman pola evaporación do líquido de aire novo pasa a través del, e algún do osíxeno pasa ao condensado, dando así calor, deste xeito a evaporar algún do nitróxeno. O proceso é repetido unha pluralidade de veces.

Industrial preparación de nitróxeno e osíxeno ocorre nos chamados columnas de rectificación.

feitos interesantes

Ao entrar en contacto co osíxeno líquido moitos materiais fan a quebradizo. Ademais, o osíxeno líquido - un poderoso oxidante, con todo, bater, substancias orgánicas queimar, liberando moito calor. Cando a impregnación de osíxeno líquido algunhas destas substancias fanse as propiedades explosivas incontroláveis. Este comportamento é típico de derivados de petróleo, os cales inclúen asfalto convencional.