Không khí lỏng - cơ sở để sản xuất oxy tinh khiết

Vì tất cả các loại khí có một vài tiểu bang của tập hợp, và có thể được hóa lỏng, không khí, bao gồm một hỗn hợp khí có thể cũng là một chất lỏng. Về cơ bản tạo ra không khí lỏng để tách từ đó oxy tinh khiết, nitơ và argon.

Một chút lịch sử

Cho đến thế kỷ 19, các nhà khoa học tin rằng khí chỉ có một trạng thái vật lý, nhưng để mang lại không khí sang trạng thái lỏng học vào đầu thế kỷ trước. Điều này đã được thực hiện bằng cách sử dụng máy Linde, các bộ phận chính trong số đó là máy nén (động cơ, cung cấp với một máy bơm) và thiết bị trao đổi nhiệt, thể hiện như hai ống cuộn trong một xoắn ốc, một trong số đó được tổ chức bên trong khác. Thành phần thứ ba của cấu trúc là một phích, đi bên trong và khí hóa lỏng. chi tiết máy được bao phủ bằng vật liệu cách điện để ngăn chặn truy cập đến khí từ nhiệt bên ngoài. Nằm gần cửa ống trong được chấm dứt trong một choke.

việc khí

Công nghệ sản xuất khí lỏng là khá đơn giản. Thứ nhất, hỗn hợp khí được tinh chế bụi, các hạt nước, cũng như carbon dioxide. Có một thành phần quan trọng, nếu không thì nó sẽ tạo ra không khí lỏng - áp lực. Bằng phương tiện của máy nén không khí được nén tới 200-250 atm, trong khi làm mát bằng nước. Sau đó không khí đi qua thiết bị trao đổi nhiệt đầu tiên, và sau đó chia thành hai dòng, càng lớn trong số đó là trong giãn nở. Thuật ngữ này dùng để chỉ một máy piston, mà hoạt động bằng cách mở rộng khí. Nó chuyển đổi năng lượng tiềm năng thành cơ khí, khí được làm lạnh bởi vì thực hiện công việc.

Hơn nữa, không khí, rửa thiết bị trao đổi nhiệt hai và do đó làm mát dòng thứ hai đi về phía trước, đi ra và thu được trong phích.

turboexpander

Mặc dù đơn giản rõ ràng của nó, việc sử dụng các giãn nở là không thể trên quy mô công nghiệp. Thu được bằng cách bóp nghẹt khí qua ống mỏng là quá đắt, đó là chưa đủ để có được hiệu quả và tiêu thụ năng lượng và do đó không thể chấp nhận để ngành công nghiệp. Vào đầu thế kỷ trước là vấn đề đơn giản hóa việc sản xuất gang, và cho mục đích này nó đã được đề xuất để làm thổi ra khỏi không khí với hàm lượng oxy cao. Như vậy đã có một câu hỏi về sản xuất thương mại sau này.

Giãn nở piston nhanh chóng bị tắc với nước đá, vì vậy không khí là cần thiết để sẵn khô, mà làm cho quá trình này phức tạp hơn và tốn kém. Giúp giải quyết vấn đề của sự phát triển của giãn nở tuabin được sử dụng ở vị trí của tuabin piston. Sau đó expanders tuabin đã được sử dụng trong việc chuẩn bị và các loại khí khác.

ứng dụng

không khí lỏng bản thân mình không được sử dụng, sản phẩm trung gian này để có được các loại khí tinh khiết.

nguyên tắc thành phần tách biệt được dựa trên sự khác biệt về thành phần của hỗn hợp sôi: oxy sôi ở -183 °, và nitơ ở -196 °. Nhiệt độ không khí lỏng nằm dưới hai trăm độ, và làm nó nóng lên, nó có thể tạo ra tách.

Khi chất lỏng bắt đầu chầm chậm bay hơi không khí, nitơ bay hơi đầu tiên, và sau khi nó đã bốc hơi phần chính, ở nhiệt độ -183 ° oxy sôi. Thực tế là trong khi nitơ vẫn trong hỗn hợp, nó không thể tiếp tục làm nóng, ngay cả khi sử dụng một nóng thêm, nhưng ngay sau khi hầu hết các nitơ sẽ bốc hơi, hỗn hợp đã nhanh chóng đạt nhiệt độ sôi sau phần của hỗn hợp, ví dụ: oxy.

lọc

Tuy nhiên theo cách này nó là không thể để có được oxy tinh khiết và nitơ trong một hoạt động đơn lẻ. Không khí trong trạng thái lỏng sang bước chưng cất đầu tiên chứa khoảng 78% nitơ và 21% oxy, tuy nhiên, xa hơn quá trình này và càng nhỏ nitơ lỏng vẫn còn trong nhiều với nó sẽ bốc hơi và oxy. Khi nồng độ nitơ trong chất lỏng giảm xuống còn 50%, hàm lượng oxy trong hơi được tăng lên 20%. Do đó, khí bốc hơi được ngưng tụ một lần nữa và bị chưng cất lần thứ hai. Càng distillations lớn hơn, rõ ràng hơn sẽ là sản phẩm thu được.

trong ngành công nghiệp

Bốc hơi và ngưng tụ - hai quá trình đối lập. Chất lỏng đầu tiên phải dành nhiệt, đồng thứ hai - nhiệt sẽ được phát hành. Nếu không có sự mất nhiệt, sức nóng phát hành và được hấp thụ trong quá trình này là tốt. Như vậy khối lượng của oxy đặc bằng đáng kể với khối lượng của nitơ bốc hơi. Quá trình này được gọi là phương pháp chưng cất. Một hỗn hợp của hai loại khí được hình thành do sự bốc hơi của không khí lỏng một lần nữa đi qua nó, và một số các oxy đi vào ngưng tụ, do đó đem lại nhiệt, do đó làm bay hơi một số chất nitơ. Quá trình này được lặp lại được đa số lần.

Công nghiệp chuẩn bị của nitơ và oxy xảy ra trong các cột cải chính cái gọi là.

SỰ tHẬT tHÚ VỊ

Khi tiếp xúc với oxy lỏng nhiều vật liệu trở nên giòn. Hơn nữa, chất lỏng oxy - một chất ôxi hóa mạnh mẽ, tuy nhiên, đánh nó, các chất hữu cơ cháy, giải phóng nhiều nhiệt. Khi ngâm tẩm oxy lỏng một số các chất này trở thành đặc tính bùng nổ không kiểm soát được. Hành vi này là đặc trưng của các sản phẩm dầu, trong đó bao gồm nhựa đường thông thường.