Udara cair - dasar untuk produksi oksigen murni

Karena semua gas memiliki beberapa negara agregasi, dan dapat dicairkan, udara, terdiri dari campuran gas juga bisa cair. Pada dasarnya menghasilkan udara cair untuk pemisahan darinya oksigen murni, nitrogen dan argon.

Sedikit sejarah

Sampai abad ke-19, para ilmuwan percaya bahwa gas hanya memiliki satu keadaan fisik, tapi untuk membawa udara ke keadaan cair belajar pada awal abad terakhir. Hal ini dilakukan dengan menggunakan mesin Linde, bagian utama dari yang kompresor (motor, dilengkapi dengan pompa) dan penukar panas, ditampilkan sebagai dua tabung digulung dalam spiral, salah satu yang diadakan di dalam yang lain. Komponen ketiga dari struktur adalah termos, masuk ke dalam dan gas cair. Mesin bagian ditutupi dengan bahan isolasi untuk mencegah akses ke gas dari panas di luar. Terletak di dekat mulut tabung dalam diakhiri di tersedak.

kerja gas

Teknologi untuk memproduksi udara cair cukup sederhana. Pertama, campuran gas dimurnikan dari debu, partikel air, serta karbon dioksida. Ada komponen lain yang penting, tanpa yang akan menghasilkan udara cair - tekanan. Dengan cara kompresor udara dikompresi ke 200-250 atm, sedangkan pendinginan dengan air. Kemudian udara melewati penukar panas pertama, dan kemudian dibagi menjadi dua aliran, lebih besar dari yang di expander. Istilah ini mengacu pada mesin piston, yang bekerja dengan memperluas gas. Ini mengubah energi potensial menjadi mekanik, dan gas didinginkan karena melakukan pekerjaan.

Selanjutnya, udara, mencuci penukar dua panas dan dengan demikian pendinginan aliran kedua ke depan, keluar dan dikumpulkan dalam termos.

turboexpander

Meskipun kesederhanaan yang tampak jelas, penggunaan expander tidak mungkin pada skala industri. Diperoleh throttling gas melalui tabung tipis terlalu mahal, itu tidak cukup untuk secara efektif mendapatkan dan mengkonsumsi energi dan karena itu tidak dapat diterima untuk industri. Pada awal abad lalu adalah pertanyaan menyederhanakan produksi pig iron, dan untuk tujuan ini diusulkan untuk membuat bertiup dari udara dengan kandungan oksigen yang tinggi. Jadi ada pertanyaan tentang produksi komersial yang terakhir.

Expander piston cepat tersumbat dengan air es, sehingga udara diperlukan untuk pra-kering, yang membuat proses lebih rumit dan mahal. Membantu memecahkan masalah perkembangan expander turbo digunakan di tempat turbin piston. Kemudian ekspander turbo telah digunakan selama persiapan dan gas lainnya.

aplikasi

udara cair itu sendiri saja tidak digunakan, produk setengah ini untuk mendapatkan gas murni.

Prinsip komponen isolasi didasarkan pada perbedaan komponen dari campuran mendidih: oksigen mendidih pada -183 °, dan nitrogen pada -196 °. Suhu udara cair di bawah dua ratus derajat, dan pemanasan, adalah mungkin untuk menghasilkan pemisahan.

Ketika cairan mulai perlahan-lahan menguap udara, nitrogen menguap pertama, dan setelah itu telah menguap bagian utama, pada suhu -183 ° oksigen mendidih. Faktanya adalah bahwa sementara nitrogen tetap dalam campuran, tidak dapat terus memanas, bahkan ketika menggunakan pemanas tambahan, tapi begitu sebagian besar nitrogen akan menguap, campuran cepat mencapai mendidih suhu berikut porsi campuran, yaitu oksigen.

pemurnian

Namun cara ini tidak mungkin untuk mendapatkan oksigen murni dan nitrogen dalam satu operasi. Udara di keadaan cair ke langkah distilasi pertama berisi sekitar 78% nitrogen dan 21% oksigen, namun, jauh proses dan semakin kecil nitrogen cair tetap di lebih dengan itu akan menguap dan oksigen. Ketika konsentrasi nitrogen dalam cairan tetes untuk 50%, kandungan oksigen dalam uap meningkat menjadi 20%. Oleh karena itu, gas menguap itu kental sekali lagi dan mengalami distilasi untuk kedua kalinya. Semakin besar distilasi, yang jelas akan menjadi produk yang dihasilkan.

dalam industri

Penguapan dan kondensasi - dua proses yang berlawanan. Cairan pertama harus menghabiskan panas, dan pada kedua - panas akan dirilis. Jika tidak ada kehilangan panas, panas dilepaskan dan diserap selama proses ini juga. Dengan demikian volume oksigen kental secara substansial sama dengan volume nitrogen menguap. Proses ini disebut distilasi. Sebuah campuran dari dua gas terbentuk karena penguapan udara cair lagi melewati itu, dan beberapa oksigen masuk ke dalam kondensat, sehingga memberikan panas, sehingga untuk menguapkan beberapa nitrogen. Proses ini diulang pluralitas kali.

Industri persiapan nitrogen dan oksigen terjadi pada yang disebut kolom rektifikasi.

fakta menarik

Setelah kontak dengan oksigen cair banyak bahan menjadi rapuh. Selain itu, oksigen cair - oksidan kuat, namun, memukul, zat organik terbakar, melepaskan banyak panas. Ketika meresapi oksigen cair beberapa zat ini menjadi sifat eksplosif tak terkendali. Perilaku ini adalah karakteristik dari produk minyak, yang meliputi aspal konvensional.