Eftersom alla gaser har flera aggregattillstånd och kan bli flytande, då kan luft, bestående av en blandning av gaser, också bli en vätska. I grund och botten produceras flytande luft för att extrahera rent syre, kväve och argon ur det.
Lite historia
Fram till 1800-talet trodde forskare att gas bara har detett tillstånd av aggregering, men de lärde sig att föra luft till ett flytande tillstånd redan i början av förra seklet. Detta gjordes med en Linde-maskin, vars huvuddelar var en kompressor (en elektrisk motor utrustad med en pump) och en värmeväxlare, presenterad i form av två lindade rör, varav en passerade inuti den andra. Den tredje komponenten i konstruktionen var en termos, i vilken insamlades flytande gas. Maskinens delar täcktes med värmeisolerande material för att förhindra åtkomst till värmegasen från utsidan. Det inre röret nära halsen slutade med en choke.
Gasarbete
Tekniken för att erhålla flytande luft är ganskaenkel. Först rengörs gasblandningen från damm, vattenpartiklar och koldioxid. Det finns en annan viktig komponent utan vilken det inte går att producera flytande lufttryck. Med hjälp av en kompressor komprimeras luften till 200-250 atmosfärer samtidigt som den kyls med vatten. Sedan går luften genom den första värmeväxlaren, varefter den delas in i två strömmar, varav den större går till expanderaren. Denna term kallas en kolvmaskin som fungerar genom att expandera gas. Den omvandlar potentiell energi till mekanisk energi och gasen svalnar eftersom den fungerar.
Vidare kommer luften, som har tvättat de två värmeväxlarna och därmed kylt det andra flödet som går mot den motsatta sidan, ut och uppsamlats i en termos.
Turbo expander
Trots den uppenbara enkelheten, användningenexpander är omöjligt i industriell skala. Gasen som erhålls genom strypning genom ett tunt rör visar sig vara för dyrt, dess produktion är otillräckligt effektiv och energikrävande och därför oacceptabel för industrin. I början av förra seklet var det en fråga om att förenkla smältningen av svinjärn, och för detta lades fram ett förslag om att blåsa från luft med hög syrehalt. Således uppstod frågan om den senare industriproduktionen.
Kolvutvidgaren blir snabbt igensatt med vattenis, så luften måste förtorkas, vilket gör processen svårare och dyrare. Utvecklingen av en turbo-expander, som använder en turbin istället för en kolv, hjälpte till att lösa problemet. Senare hittade turbo-expanderare applikation i processen att erhålla andra gaser.
ansökan
Flytande luft i sig används inte någonstans; det är en mellanprodukt vid produktion av rena gaser.
Principen för komponentval baseras på skillnadenvid kokning av blandningens komponenter: syre kokar vid -183 ° och kväve vid -196 °. Flytande luftens temperatur är under två hundra grader, och genom uppvärmning kan separering utföras.
När flytande luft börjar förångas långsamt,kväve är den första som avdunstar och efter att huvuddelen redan har avdunstat kokar syre vid en temperatur av -183 ° C. Faktum är att medan kväve finns kvar i blandningen kan det inte fortsätta att värmas upp, även om ytterligare värme används, men så snart det mesta av kvävet förångas kommer blandningen snabbt att nå kokpunkten för nästa del av blandningen , det vill säga syre.
rengöring
Men på detta sätt är det omöjligt att få rensyre och kväve i en operation. Luft i flytande tillstånd i det första destillationsstadiet innehåller cirka 78% kväve och 21% syre, men ju längre processen går och ju mindre kväve finns kvar i vätskan desto mer syre kommer att avdunsta med den. När kvävekoncentrationen i vätskan sjunker till 50% ökar syrehalten i ångan till 20%. Därför kondenseras de förångade gaserna igen och utsätts för destillation en andra gång. Ju mer destillationer det finns desto renare blir de resulterande produkterna.
Inom industrin
Avdunstning och kondens är två motsattabearbeta. I det första fallet måste vätskan spendera värme, och i det andra kommer värme att frigöras. Om det inte finns någon värmeförlust är värmen som släpps ut och förbrukas under dessa processer lika. Således kommer volymen kondenserat syre att vara praktiskt taget lika med volymen kväve som avdunstat. Denna process kallas rättelse. Blandningen av två gaser, bildad som ett resultat av avdunstning av flytande luft, passeras igenom den, och en del av syret passerar i kondensat och avger värme, varigenom en del av kvävet avdunstar. Processen upprepas många gånger.
Industriell produktion av kväve och syre sker i de så kallade rektifieringskolonnerna.
Intressanta fakta
Vid kontakt med flytande syre, många materialbli spröd. Dessutom är flytande syre ett mycket kraftfullt oxidationsmedel, så när det kommer in i det brinner organiskt material och släpper ut mycket värme. När de impregneras med flytande syre får vissa av dessa ämnen okontrollerade explosiva egenskaper. Detta beteende är typiskt för petroleumprodukter, som inkluderar konventionell asfalt.
