เนื่องจากก๊าซทั้งหมดมีมวลรวมหลายตัวสถานะและสามารถทำให้เป็นของเหลวได้ จากนั้นอากาศที่ประกอบด้วยส่วนผสมของก๊าซก็สามารถกลายเป็นของเหลวได้เช่นกัน โดยทั่วไป อากาศเหลวถูกผลิตขึ้นเพื่อแยกออกซิเจน ไนโตรเจน และอาร์กอนบริสุทธิ์ออกจากอากาศ
ประวัติความเป็นมา
จนถึงศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าก๊าซมีเพียงหนึ่งสถานะของการรวมตัว แต่พวกเขาได้เรียนรู้วิธีนำอากาศไปสู่สถานะของเหลวเมื่อต้นศตวรรษที่ผ่านมา ทำได้โดยใช้เครื่องจักรของลินเด้ ซึ่งส่วนประกอบหลักคือคอมเพรสเซอร์ (มอเตอร์ไฟฟ้าที่มีปั๊ม) และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน นำเสนอในรูปของท่อขดสองหลอด ซึ่งหนึ่งในนั้นผ่านเข้าไปข้างในอีกท่อหนึ่ง องค์ประกอบที่สามของการออกแบบคือกระติกน้ำร้อนซึ่งภายในซึ่งเก็บก๊าซเหลวไว้ ชิ้นส่วนของเครื่องถูกปกคลุมด้วยวัสดุฉนวนความร้อนเพื่อป้องกันการเข้าถึงก๊าซความร้อนจากภายนอก ยางในที่อยู่ใกล้กับคอปิดท้ายด้วยโช้ค
งานแก๊ส
เทคโนโลยีในการรับอากาศเหลวค่อนข้างมากเรียบง่าย. ขั้นแรกให้ทำความสะอาดส่วนผสมของก๊าซจากฝุ่น อนุภาคน้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ มีองค์ประกอบที่สำคัญอีกประการหนึ่งโดยที่จะไม่สามารถผลิตแรงดันอากาศเหลวได้ ด้วยความช่วยเหลือของคอมเพรสเซอร์ อากาศจะถูกบีบอัดถึง 200-250 บรรยากาศในขณะเดียวกันก็ระบายความร้อนด้วยน้ำ จากนั้นอากาศจะไหลผ่านตัวแลกเปลี่ยนความร้อนชุดแรก หลังจากนั้นจะแบ่งออกเป็นสองสาย ซึ่งขนาดใหญ่กว่าจะไปที่ตัวแผ่รังสี คำนี้เรียกว่าเครื่องลูกสูบที่ทำงานโดยการขยายแก๊ส มันแปลงพลังงานศักย์เป็นพลังงานกล และก๊าซจะเย็นลงเพราะมันทำงาน
นอกจากนี้ อากาศที่ล้างตัวแลกเปลี่ยนความร้อนสองตัวแล้วจึงทำให้กระแสที่สองเย็นลง ออกไปภายนอกและเก็บในกระติกน้ำร้อน
ตัวขยายเทอร์โบ
แม้จะดูเรียบง่าย แต่การใช้ตัวขยายเป็นไปไม่ได้ในระดับอุตสาหกรรม ก๊าซที่ได้จากการควบคุมปริมาณผ่านท่อบาง ๆ กลับกลายเป็นว่ามีราคาแพงเกินไป การผลิตนั้นมีประสิทธิภาพไม่เพียงพอและสิ้นเปลืองพลังงาน ดังนั้นจึงไม่เป็นที่ยอมรับสำหรับอุตสาหกรรม ในตอนต้นของศตวรรษที่ผ่านมา มีคำถามเกี่ยวกับการลดความซับซ้อนของการหลอมเหล็กหมู และด้วยเหตุนี้ จึงมีการนำเสนอข้อเสนอเพื่อทำให้การเป่าจากอากาศที่มีปริมาณออกซิเจนสูง ดังนั้น จึงเกิดคำถามขึ้นเกี่ยวกับการผลิตภาคอุตสาหกรรมในยุคหลัง
ตัวขยายลูกสูบอุดตันด้วยน้ำอย่างรวดเร็วน้ำแข็งจึงต้องทำให้อากาศแห้งก่อนทำให้กระบวนการนี้ยากขึ้นและมีราคาแพง การพัฒนาเครื่องขยายเทอร์โบซึ่งใช้กังหันแทนลูกสูบช่วยแก้ปัญหาได้ ต่อมา ตัวขยายเทอร์โบพบการใช้งานในกระบวนการรับก๊าซอื่นๆ
ใบสมัคร
อากาศเหลวไม่ได้ถูกใช้ทุกที่มันเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในการผลิตก๊าซบริสุทธิ์
หลักการเลือกส่วนประกอบขึ้นอยู่กับความแตกต่างในการเดือดของส่วนประกอบของส่วนผสม: ออกซิเจนเดือดที่ -183 °และไนโตรเจนที่ -196 ° อุณหภูมิของอากาศของเหลวต่ำกว่า 200 องศา และโดยการให้ความร้อน การแยกสามารถทำได้
เมื่ออากาศเหลวเริ่มระเหยอย่างช้าๆไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบแรกที่ระเหย และหลังจากที่ส่วนหลักระเหยไปแล้ว ออกซิเจนจะเดือดที่อุณหภูมิ -183 องศาเซลเซียส ความจริงก็คือในขณะที่ไนโตรเจนยังคงอยู่ในส่วนผสม มันไม่สามารถให้ความร้อนต่อไปได้แม้ว่าจะใช้ความร้อนเพิ่มเติม แต่ทันทีที่ไนโตรเจนส่วนใหญ่ระเหย ส่วนผสมจะถึงจุดเดือดของส่วนถัดไปของส่วนผสมอย่างรวดเร็ว นั่นคือออกซิเจน
คลีนซิ่ง
อย่างไรก็ตาม ด้วยวิธีนี้จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะได้รับความบริสุทธิ์ออกซิเจนและไนโตรเจนในการทำงานครั้งเดียว อากาศในสถานะของเหลวในขั้นตอนแรกของการกลั่นประกอบด้วยไนโตรเจน 78% และออกซิเจน 21% แต่ยิ่งกระบวนการดำเนินต่อไปและไนโตรเจนในของเหลวน้อยลงเท่าใด ออกซิเจนก็จะยิ่งระเหยไปด้วยมากขึ้น เมื่อความเข้มข้นของไนโตรเจนในของเหลวลดลงเหลือ 50% ปริมาณออกซิเจนในไอจะเพิ่มขึ้นเป็น 20% ดังนั้นก๊าซที่เป็นไอจึงถูกควบแน่นอีกครั้งและผ่านการกลั่นเป็นครั้งที่สอง ยิ่งมีการกลั่นมากเท่าไร ผลผลิตที่ได้ก็จะยิ่งสะอาดมากขึ้นเท่านั้น
ในอุตสาหกรรม
การระเหยและการควบแน่นเป็นสองสิ่งตรงกันข้ามกระบวนการ. ในกรณีแรก ของเหลวต้องใช้ความร้อน และในกรณีที่สอง ความร้อนจะถูกปล่อยออกมา หากไม่มีการสูญเสียความร้อน ความร้อนที่ปล่อยออกมาและบริโภคในระหว่างกระบวนการเหล่านี้จะเท่ากัน ดังนั้นปริมาตรของออกซิเจนที่ควบแน่นจะเท่ากับปริมาตรของไนโตรเจนที่ระเหยไป กระบวนการนี้เรียกว่าการแก้ไข ส่วนผสมของก๊าซสองชนิดที่เกิดขึ้นจากการระเหยของอากาศของเหลวจะถูกส่งผ่านไปอีกครั้งและออกซิเจนบางส่วนจะผ่านเข้าไปในคอนเดนเสททำให้เกิดความร้อนขึ้นเนื่องจากไนโตรเจนบางส่วนระเหยไป กระบวนการนี้ซ้ำหลายครั้ง
การผลิตไนโตรเจนและออกซิเจนในอุตสาหกรรมเกิดขึ้นในคอลัมน์การแก้ไขที่เรียกว่า
ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ
เมื่อสัมผัสกับออกซิเจนเหลว สารหลายชนิดกลายเป็นเปราะ นอกจากนี้ ออกซิเจนเหลวยังเป็นตัวออกซิไดซ์ที่ทรงพลังมาก ดังนั้น เมื่อมันเข้าไปแล้ว สารอินทรีย์จะเผาไหม้และปล่อยความร้อนออกมาเป็นจำนวนมาก เมื่อชุบด้วยออกซิเจนเหลว สารบางชนิดจะได้รับคุณสมบัติการระเบิดที่ไม่สามารถควบคุมได้ ลักษณะการทำงานนี้เป็นเรื่องปกติของผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ซึ่งรวมถึงแอสฟัลต์ทั่วไป
