Mivel az összes gáznak több aggregátuma vanállapotok és cseppfolyósíthatók, akkor a gázok keverékéből álló levegő is folyadékká válhat. Alapvetően folyékony levegőt állítanak elő a tiszta oxigén, nitrogén és argon kinyerése céljából.
Egy kis történelem
A 19. századig a tudósok úgy vélték, hogy a gáz csakaz összesítés egyik állapota, de már a múlt század elején megtanultak levegőt folyékony állapotba hozni. Ezt egy Linde gép segítségével hajtották végre, amelynek fő részei egy kompresszor (szivattyúval felszerelt villanymotor) és egy hőcserélő voltak, két tekercselt cső formájában, amelyek egyike a másik belsejében haladt. A tervezés harmadik komponense egy termosz volt, amelynek belsejében cseppfolyósított gáz gyűlt össze. A gép részeit hőszigetelő anyagokkal borították, hogy megakadályozzák a hőgáz kívülről történő hozzáférését. A nyak közelében elhelyezkedő belső cső fojtással zárult.
Gázmunka
A cseppfolyósított levegő előállításának technológiája meglehetősen nagyegyszerű. Először a gázkeveréket megtisztítják a portól, a vízrészecskéktől és a szén-dioxidtól. Van még egy fontos komponens, amely nélkül nem lehet folyékony levegő nyomást előállítani. A kompresszor segítségével a levegőt 200-250 atmoszférára sűrítik, miközben vízzel egyszerre hűtik. Ezután a levegő átmegy az első hőcserélőn, majd két áramra oszlik, amelyek közül a nagyobbik a bővítőbe kerül. Ezt a kifejezést dugattyús gépnek nevezzük, amely gázbővítéssel működik. A potenciális energiát mechanikai energiává alakítja, és a gáz lehűl, mert működik.
Ezenkívül a levegő, miután két hőcserélőt megmosott és ezáltal lehűtötte a másik áramlást az ellenkező oldal felé, kijön és termoszba gyűjti.
Turbo bővítő
A látszólagos egyszerűség ellenére a használataz expander ipari méretekben lehetetlen. A vékony csövön keresztüli fojtással nyert gáz túl drágának bizonyul, előállítása nem elég hatékony és energiaigényes, ezért az ipar számára elfogadhatatlan. A múlt század elején felmerült a nyersvas olvasztásának egyszerűsítése, ehhez pedig javaslatot terjesztettek elő a magas oxigéntartalmú levegőből történő fújásról. Így felmerült a kérdés utóbbi ipari gyártásával kapcsolatban.
A dugattyús bővítő gyorsan eltömődik a vízbenjég, ezért a levegőt előre meg kell szárítani, ami megnehezíti és drágábbá teszi a folyamatot. A probléma megoldását segítette egy turbó, amely dugattyú helyett turbinát használ. Később a turboexpanerek alkalmazást találtak más gázok előállítására.
kérelem
Maga a folyékony levegő sehol nem kerül felhasználásra, a tiszta gázok előállításának köztes terméke.
A komponensválasztás elve a különbségen alapszika keverék komponenseinek forralásakor: az oxigén -183 °, a nitrogén pedig -196 ° C-on forr. A folyékony levegő hőmérséklete kétszáz fok alatt van, ennek felmelegítésével az elválasztás elvégezhető.
Amikor a folyékony levegő lassan elpárolog,a nitrogén elsõleg elpárolog, és miután fõ része már elpárolgott, az oxigén -183 ° C hõmérsékleten forr. Tény, hogy míg a nitrogén marad a keverékben, még melegítés esetén sem tud tovább melegedni, de amint a nitrogén nagy része elpárolog, a keverék gyorsan eléri a keverék következő részének forráspontját azaz oxigént.
Tisztítás
Ily módon azonban lehetetlen tiszta előállítanioxigén és nitrogén egy művelet során. A lepárlás első szakaszában folyékony állapotban lévő levegő körülbelül 78% nitrogént és 21% oxigént tartalmaz, de minél tovább halad a folyamat, és minél kevesebb nitrogén marad a folyadékban, annál több oxigén párolog el vele. Amikor a nitrogén koncentrációja a folyadékban 50% -ra csökken, a gőz oxigéntartalma 20% -ra nő. Ezért a párologtatott gázokat ismét kondenzálják és másodszor desztillálják. Minél több desztilláció van, annál tisztábbak lesznek a kapott termékek.
Az iparban
A párolgás és a páralecsapódás két ellentétesfolyamat. Az első esetben a folyadéknak hőt kell töltenie, a másodikban pedig hő szabadul fel. Ha nincs hőveszteség, akkor az ezen folyamatok során felszabaduló és felhasznált hő egyenlő. Így a kondenzált oxigén térfogata gyakorlatilag megegyezik az elpárologtatott nitrogén térfogatával. Ezt a folyamatot nevezzük helyesbítésnek. A folyékony levegő párolgása eredményeként létrejött két gáz keveréke ismét áthalad rajta, és az oxigén egy része kondenzátumba kerül, hőt adva, amelynek következtében a nitrogén egy része elpárolog. A folyamat sokszor megismétlődik.
Az ipari nitrogén- és oxigéntermelés az úgynevezett rektifikáló oszlopokban történik.
Érdekes tények
Folyékony oxigénnel érintkezve sok anyagtörékennyé válnak. Ezen túlmenően a folyékony oxigén nagyon erős oxidálószer, ezért a szerves anyagok, ha bejutnak, megégnek, sok hőt szabadítva fel. Folyékony oxigénnel impregnálva ezek az anyagok némelyike ellenőrizetlen robbanási tulajdonságokat nyer. Ez a viselkedés a kőolajtermékekre jellemző, amelyek közé tartozik a hagyományos aszfalt is.
