מכיוון שלכל הגזים יש כמה צבריםמצבים ויכולים להיות מנוזלים, ואז אוויר, המורכב מתערובת של גזים, יכול להפוך גם לנוזל. בעיקרון, מיוצר אוויר נוזלי להפקת חמצן טהור, חנקן וארגון ממנו.
קצת היסטוריה
עד המאה ה -19, מדענים האמינו שיש רק בגזמצב צבירה אחד, אך הם למדו להביא אוויר למצב נוזלי כבר בתחילת המאה הקודמת. זה נעשה באמצעות מכונת לינדה, שחלקיה העיקריים היו מדחס (מנוע חשמלי מצויד במשאבה) ומחליף חום, שהוצג בצורה של שני צינורות מפותלים שאחד מהם עבר בתוך השני. המרכיב השלישי בתכנון היה תרמוס, שבתוכו נאסף גז נוזלי. חלקי המכונה כוסו בחומרים מבודדים חום כדי למנוע גישה לגז החום מבחוץ. הצינור הפנימי שנמצא ליד הצוואר הסתיים בחנק.
עבודת גז
הטכנולוגיה להשגת אוויר נוזלי היא דיפָּשׁוּט. ראשית, מנקים את תערובת הגז מאבק, חלקיקי מים ופחמן דו חמצני. יש מרכיב חשוב נוסף שבלעדיו לא ניתן יהיה לייצר אוויר נוזלי - לחץ. בעזרת מדחס האוויר נדחס ל-200-250 אטמוספרות, ובמקביל מקרר אותו במים. ואז האוויר עובר דרך מחליף החום הראשון, שלאחריו הוא מחולק לשני זרמים, הגדול ממנו עובר למרחיב. מונח זה נקרא מכונת בוכנה העובדת על ידי הרחבת גז. הוא ממיר אנרגיה פוטנציאלית לאנרגיה מכנית, והגז מתקרר מכיוון שהוא אכן עובד.
יתר על כן, האוויר, ששטף שני מחליפי חום ובכך קירר את הזרימה השנייה לכיוון הצד הנגדי, יוצא ונאסף בתרמוס.
מרחיב טורבו
למרות הפשטות לכאורה, השימושהרחבה בלתי אפשרית בקנה מידה תעשייתי. הגז המתקבל באמצעות חנק דרך צינור דק מתגלה כיקר מדי, ייצורו אינו מספיק יעיל וצורך אנרגיה, ולכן אינו מקובל לתעשייה. בתחילת המאה הקודמת הייתה שאלה לפשט את ההיתוך של ברזל חזיר ולשם כך הועלתה הצעה לבצע נשיפה מאוויר עם אחוז חמצן גבוה. לפיכך, עלתה השאלה לגבי הייצור התעשייתי של האחרון.
מרחיב הבוכנה נסתם במהירות במיםקרח, לכן יש לייבש את האוויר מראש, מה שהופך את התהליך לקשה ויקר יותר. פיתוח של טורבו-מרחיב המשתמש בטורבינה במקום בוכנה עזר לפתור את הבעיה. מאוחר יותר, טורבו-מורחבים מצאו יישום בייצור גזים אחרים.
יישום
לא משתמשים באוויר נוזלי בשום מקום; זהו מוצר ביניים בייצור גזים טהורים.
העיקרון של בחירת רכיבים מבוסס על ההבדלבהרתחת מרכיבי התערובת: חמצן רותח ב -183 מעלות וחנקן ב -196 מעלות. הטמפרטורה של האוויר הנוזלי נמוכה ממאתיים מעלות, ועל ידי חימום זה ניתן לבצע הפרדה.
כאשר אוויר נוזלי מתחיל להתאדות לאט,חנקן הוא הראשון להתאדות, ואחרי שחלקו העיקרי כבר התאדה, חמצן רותח בטמפרטורה של -183 מעלות צלזיוס. העובדה היא שבעוד חנקן נשאר בתערובת, הוא לא יכול להמשיך להתחמם, גם אם משתמשים בחימום נוסף, אך ברגע שרוב החנקן מתאדה, התערובת תגיע במהירות לנקודת הרתיחה של החלק הבא של התערובת כלומר חמצן.
ניקוי
עם זאת, בדרך זו אי אפשר להשיג טהורחמצן וחנקן בפעולה אחת. אוויר במצב נוזלי בשלב הראשון של הזיקוק מכיל כ -78% חנקן ו -21% חמצן, אך ככל שהתהליך הולך רחוק יותר וככל שיישאר פחות חנקן בנוזל, כך יותר חמצן יתאדה איתו. כאשר ריכוז החנקן בנוזל יורד ל -50%, תכולת החמצן באדים עולה ל -20%. לכן, הגזים המאודים מתעבים שוב ועוברים זיקוק בפעם השנייה. ככל שיש יותר זיקוקים, כך המוצרים המתקבלים יהיו נקיים יותר.
בתעשייה
אידוי ועיבוי שניהם מנוגדיםתהליך. במקרה הראשון, הנוזל חייב להעביר חום, ובשני, החום ישתחרר. אם אין אובדן חום, אז החום המשתחרר ונצרך במהלך תהליכים אלה שווה. לפיכך, נפח החמצן המרוכז יהיה שווה למעשה לנפח החנקן המאודה. תהליך זה נקרא תיקון. תערובת שני הגזים, שנוצרה כתוצאה מאידוי אוויר נוזלי, עוברת דרכה שוב, וחלק מהחמצן עובר לקונדנסט, ומפיץ חום, שבגללו חלק מהחנקן מתאדה. התהליך חוזר על עצמו פעמים רבות.
ייצור תעשייתי של חנקן וחמצן מתרחש בעמודות התיקון כביכול.
עובדות מעניינות
כאשר במגע עם חמצן נוזלי, חומרים רביםלהיות שביר. בנוסף, חמצן נוזלי הוא חומר חמצון חזק מאוד, ולכן ברגע שהוא נכנס אליו חומר אורגני נשרף ומשחרר הרבה חום. כאשר הם ספוגים בחמצן נוזלי, חלק מחומרים אלה מקבלים תכונות נפץ בלתי נשלטות. התנהגות זו אופיינית למוצרי נפט, הכוללים אספלט קונבנציונאלי.
