Siden alle gasser har flere aggregatertilstander og kan bli flytende, så kan luft, bestående av en blanding av gasser, også bli en væske. I utgangspunktet produseres flytende luft for å trekke ut rent oksygen, nitrogen og argon fra den.
Litt historie
Fram til 1800-tallet trodde forskere at gass bare har deten tilstand av aggregering, men de lærte å bringe luft til flytende tilstand på begynnelsen av forrige århundre. Dette ble gjort ved hjelp av en Linde-maskin, hvis hoveddeler var en kompressor (en elektrisk motor utstyrt med en pumpe) og en varmeveksler, presentert i form av to opprullede rør, hvorav den ene passerte inne i den andre. Den tredje komponenten i designet var en termos, hvori det ble samlet inn flytende gass. Delene av maskinen var dekket med varmeisolerende materialer for å forhindre at varmegass kommer ut. Innerslangen nær nakken endte med en choke.
Gassarbeid
Teknologien for å skaffe flytende luft er ganskeenkel. Først blir gassblandingen renset for støv, vannpartikler og karbondioksid. Det er en annen viktig komponent, uten hvilken det ikke vil være mulig å produsere flytende lufttrykk. Ved hjelp av en kompressor komprimeres luften til 200-250 atmosfærer, samtidig som den kjøles ned med vann. Deretter går luften gjennom den første varmeveksleren, hvoretter den er delt inn i to strømmer, hvorav den største går til ekspanderen. Dette begrepet kalles en stempelmaskin som fungerer ved å utvide gass. Den omdanner potensiell energi til mekanisk energi, og gassen avkjøles fordi den fungerer.
Videre går luften, etter å ha vasket to varmevekslere og derved avkjølt den andre strømmen som går mot den, ut og samles i en termos.
Turbo ekspander
Til tross for den tilsynelatende enkelheten, brukenekspander er umulig i industriell skala. Gassen som oppnås ved struping gjennom et tynt rør viser seg å være for dyrt, produksjonen er utilstrekkelig effektiv og energiforbrukende og derfor uakseptabel for industrien. På begynnelsen av forrige århundre var det et spørsmål om å forenkle smelting av grisejern, og for dette ble det fremmet et forslag om å blåse fra luft med høyt oksygeninnhold. Dermed oppstod spørsmålet om den industrielle produksjonen av sistnevnte.
Stempelutvideren tettes raskt med vannis, så luften må fortørkes, noe som gjør prosessen vanskeligere og dyrere. Utviklingen av en turboekspander, som bruker en turbin i stedet for et stempel, bidro til å løse problemet. Senere fant turbo-utvidere anvendelse i prosessen med å skaffe andre gasser.
søknad
Flytende luft i seg selv brukes ikke noe sted; det er et mellomprodukt i produksjonen av rene gasser.
Prinsippet for komponentvalg er basert på forskjelleni kokingen av komponentene i blandingen: oksygen koker ved -183 ° og nitrogen ved -196 °. Den flytende luftens temperatur er under to hundre grader, og ved oppvarming kan separasjon utføres.
Når flytende luft sakte begynner å fordampe,nitrogen er den første som fordamper, og etter at hoveddelen allerede har fordampet, koker oksygen ved en temperatur på -183 ° C. Faktum er at mens nitrogen forblir i blandingen, kan det ikke fortsette å varme opp, selv om det brukes ekstra oppvarming, men så snart mesteparten av nitrogenet fordamper, vil blandingen raskt nå kokepunktet til neste del av blandingen , det vil si oksygen.
Rensing
Imidlertid er det på denne måten umulig å oppnå rentoksygen og nitrogen i en operasjon. Luft i flytende tilstand i første destillasjonstrinn inneholder omtrent 78% nitrogen og 21% oksygen, men jo lenger prosessen går og jo mindre nitrogen blir igjen i væsken, desto mer oksygen vil fordampe med den. Når nitrogenkonsentrasjonen i væsken synker til 50%, øker oksygeninnholdet i dampen til 20%. Derfor blir de fordampede gassene kondensert igjen og utsatt for destillasjon en gang til. Jo flere destillasjoner det er, desto renere blir de resulterende produktene.
I industrien
Fordampning og kondens er to motsatteprosess. I det første tilfellet må væsken bruke varme, og i det andre vil det frigjøres varme. Hvis det ikke er noe varmetap, er varmen som frigjøres og forbrukes under disse prosessene, lik. Således vil volumet av kondensert oksygen være praktisk talt lik volumet av fordampet nitrogen. Denne prosessen kalles utbedring. Blandingen av to gasser, dannet som et resultat av fordampning av flytende luft, blir igjen ført gjennom den, og noe av oksygenet går over i kondensat og gir fra seg varme, på grunn av hvilket noe av nitrogenet fordamper. Prosessen gjentas mange ganger.
Industriell produksjon av nitrogen og oksygen foregår i de såkalte rettingskolonnene.
Interessante fakta
I kontakt med flytende oksygen, mange materialerbli sprø. I tillegg er flytende oksygen et veldig kraftig oksidasjonsmiddel, så når det kommer inn i det, brenner organisk materiale og frigjør mye varme. Når de er impregnert med flytende oksygen, får noen av disse stoffene ukontrollerte eksplosive egenskaper. Denne oppførselen er typisk for petroleumsprodukter, som inkluderer konvensjonell asfalt.
