모든 가스에는 여러 골재가 있기 때문에상태가되고 액화 될 수 있으며 가스 혼합물로 구성된 공기도 액체가 될 수 있습니다. 기본적으로 액체 공기는 순수한 산소, 질소 및 아르곤을 추출하기 위해 생성됩니다.
약간의 역사
19 세기까지 과학자들은 가스가하나의 응집 상태이지만 그들은 이미 지난 세기 초에 공기를 액체 상태로 만드는 법을 배웠습니다. 이것은 Linde 기계를 사용하여 수행되었으며, 주요 부품은 압축기 (펌프가 장착 된 전기 모터)와 열교환 기이며, 그중 하나는 다른 하나를 통과하는 두 개의 코일 튜브 형태로 제공됩니다. 디자인의 세 번째 구성 요소는 내부에 액화 가스가 수집 된 보온병이었습니다. 기계의 부품은 외부에서 열 가스에 접근하는 것을 방지하기 위해 단열재로 덮여있었습니다. 목 근처에 위치한 내부 튜브는 초크로 끝났습니다.
가스 작업
액화 공기를 얻는 기술은 상당히단순한. 첫째, 가스 혼합물은 먼지, 물 입자 및 이산화탄소로 청소됩니다. 또 다른 중요한 구성 요소가 없으면 액체 공기압을 생성 할 수 없습니다. 압축기의 도움으로 공기는 200-250 기압으로 압축되는 동시에 물로 냉각됩니다. 그런 다음 공기는 첫 번째 열 교환기를 통과 한 후 두 개의 흐름으로 나뉘며 그 중 더 큰 흐름은 확장기로 이동합니다. 이 용어는 가스를 팽창시켜 작동하는 피스톤 기계라고합니다. 그것은 위치 에너지를 기계 에너지로 변환하고 가스는 작동하기 때문에 냉각됩니다.
또한 2 개의 열교환기를 세척하여 반대쪽으로 향하는 2 차 흐름을 냉각시킨 공기가 나와서 보온병에 모인다.
터보 확장기
명백한 단순성에도 불구하고 사용확장기는 산업적 규모로 불가능합니다. 얇은 튜브를 통해 스로틀 링하여 얻은 가스는 너무 비싸고 생산이 불충분하고 에너지를 소비하므로 산업에 허용되지 않습니다. 지난 세기 초, 선철의 제련을 단순화하는 문제가 있었고이를 위해 산소 함량이 높은 공기에서 불어내는 것이 제안되었습니다. 따라서 후자의 산업 생산에 대한 의문이 생겼습니다.
피스톤 확장기가 빠르게 물로 막힙니다.따라서 공기를 미리 건조시켜야하므로 공정이 더 어렵고 비용이 많이 듭니다. 피스톤 대신 터빈을 사용하는 터보 확장기의 개발은 문제를 해결하는 데 도움이되었습니다. 나중에, turboexpanders는 다른 가스 생산에 응용을 발견했습니다.
신청서
액체 공기 자체는 어디에도 사용되지 않으며 순수한 가스 생산의 중간 생성물입니다.
구성 요소 선택의 원칙은 차이를 기반으로합니다.혼합물 성분의 끓는점에서 : 산소는 -183 °에서 끓고 질소는 -196 °에서 끓습니다. 액체 공기의 온도는 200도 이하이며 가열하면 분리가 가능합니다.
액체 공기가 천천히 증발하기 시작하면질소가 가장 먼저 증발하고 주요 부분이 이미 증발 한 후 산소는 -183 ° C의 온도에서 끓습니다. 사실은 질소가 혼합물에 남아 있지만 추가 가열을하더라도 계속 가열 할 수 없지만 대부분의 질소가 증발하자마자 혼합물은 혼합물의 다음 부분의 끓는점에 빠르게 도달합니다. 즉, 산소입니다.
클렌징
그러나 이런 식으로 순수한 것을 얻는 것은 불가능합니다.한 번의 작업으로 산소와 질소. 증류의 첫 단계에서 액체 상태의 공기에는 약 78 %의 질소와 21 %의 산소가 포함되어 있지만 공정이 더 진행되고 액체에 남아있는 질소가 적을수록 더 많은 산소가 함께 증발합니다. 액체의 질소 농도가 50 %로 떨어지면 증기의 산소 함량이 20 %로 증가합니다. 따라서 기화 된 가스는 다시 응축되고 두 번째로 증류됩니다. 증류가 많을수록 결과물이 더 깨끗해집니다.
산업에서
증발과 응축은 서로 반대입니다.방법. 첫 번째 경우에는 액체가 열을 소비해야하고 두 번째 경우에는 열이 방출됩니다. 열 손실이 없으면 이러한 과정에서 방출되고 소비되는 열이 동일합니다. 따라서 응축 된 산소의 부피는 증발 된 질소의 부피와 거의 동일합니다. 이 과정을 정류라고합니다. 액체 공기의 증발의 결과로 형성된 두 가스의 혼합물이 다시 통과되고 일부 산소가 응축수로 들어가 열을 방출하여 일부 질소가 증발합니다. 이 과정은 여러 번 반복됩니다.
질소와 산소의 산업 생산은 소위 정류 컬럼에서 이루어집니다.
재미있는 사실
액체 산소와 접촉 할 때 많은 물질부서지기 쉽습니다. 또한 액체 산소는 매우 강력한 산화제이므로 일단 들어가면 유기물이 타서 많은 열을 방출합니다. 액체 산소로 함침되면 이러한 물질 중 일부는 제어 할 수없는 폭발 특성을 얻습니다. 이 동작은 기존 아스팔트를 포함하는 석유 제품의 전형입니다.
