Flüssige Luft – die Basis für die Herstellung von reinem Sauerstoff

Da alle Gase verschiedene Aggregatzustände aufweisen und verflüssigt werden kann, die Luft, kann aus einem Gasgemisch, bestehend auch eine Flüssigkeit sein. Grundsätzlich erzeugen flüssige Luft zur Trennung davon aus reinem Sauerstoff, Stickstoff und Argon.

Ein wenig Geschichte

Bis ins 19. Jahrhundert glaubten Wissenschaftler, dass das Gas nur einen physischen Zustand, aber die Luft zu bringen, um den flüssigen Zustand zu Beginn des letzten Jahrhunderts gelernt. Dies wurde mit der Linde-Maschine durchgeführt, die Hauptteile, von denen der Kompressor waren (Motor, mit einer Pumpe zur Verfügung gestellt) und einen Wärmetauscher, wie zwei Rohre in einer Spirale gerollt gezeigt, von denen ein innerhalb des anderen gehalten wird. Die dritte Komponente der Struktur war eine Thermoskanne, innen und ging verflüssigtes Gas. Maschinenteile wurden mit Dämmstoffen zu schließen, um den Zugang zu Gas von außen Wärme zu verhindern. In der Nähe der Mündung des Innenrohres wird in einer Drossel beendet.

Gasarbeiten

Die Technologie für flüssige Luft produzieren ist recht einfach. Zuerst wird das Gasgemisch aus Staub, Wasserpartikel sowie Kohlendioxid gereinigt. Es ist eine weitere wichtige Komponente, ohne die es flüssiger Luft erzeugen – Druck. Mittel der Kompressor Luft verdichtet auf 200-250 atm, während sie mit Wasser gekühlt wird . Dann strömt die Luft durch den ersten Wärmetauscher, und dann in zwei Ströme geteilt, von denen die größeren in der Expansionseinrichtung ist. Dieser Begriff bezieht sich auf eine Kolbenmaschine, die durch sich ausdehnende Gas arbeitet. Er wandelt potentielle Energie in mechanische und Gas gekühlt wird, weil eine Arbeit.

Ferner Luft, die beiden Wärmetauscher Waschen und dadurch die zweite Strömungskühlung nach vorne geht, kommt heraus und in der Thermoskanne gesammelt.

Turboexpanders

Trotz seiner scheinbaren Einfachheit ist die Verwendung des Expanders nicht möglich im industriellen Maßstab. Gewonnen durch Gas durch das dünne Rohr Drosselung zu teuer ist, es ist nicht genug, um effektiv zu erhalten und Energie verbraucht und daher nicht akzeptabel für die Industrie. Zu Beginn des letzten Jahrhunderts war die Frage, die Produktion von Roheisen zu vereinfachen und zu diesem Zweck wurde vorgeschlagen, mit einem hohen Sauerstoffgehalt aus der Luft zu machen Blasen. So war es eine Frage über die kommerzielle Produktion des letzteren.

Die Kolben-Expander schnell mit Wassereis verstopft, so dass die Luft ist notwendig, um trocken vor, die das Verfahren komplizierter und teurer macht. Hilft, das Problem der Entwicklung des Turboexpanders wird anstelle der Kolben Turbine verwendet zu lösen. Später Turboexpandern haben während der Vorbereitung und anderen Gasen eingesetzt.

Anwendung

Flüssigluft selbst wird nicht allein verwendet, um dieses Zwischenprodukt reines Gas zu erhalten.

Sauerstoff siedet bei -196 ° bei -183 °, und Stickstoff: Isolationskomponenten Prinzip wird in siedendem Komponenten der Mischung aus auf der Grundlage der Differenz. Flüssiglufttemperatur unter zweihundert Grad und Erhitzen ist es möglich, Trennung herzustellen.

Wenn die Flüssigkeit langsam beginnt Luft zu verdampfen, dampft Stickstoff zuerst, und nachdem es den Hauptteil verdampft ist, bei einer Temperatur von -183 ° siedenden Sauerstoff. Die Tatsache ist, dass, während der Stickstoff in der Mischung bleibt, kann es auch nicht erhitzen weiterhin, wenn eine Zusatzheizung verwendet wird, aber sobald die meistes Stickstoff verdampft wurde die Mischung schnell Temperatur folgenden Teil der Mischung erreichte siedet, d.h. Sauerstoff.

Reinigung

Aber auf diese Weise ist es unmöglich, reinen Sauerstoff und Stickstoff in einem einzigen Vorgang zu erhalten. Die Luft in flüssigem Zustand in dem ersten Destillationsschritt enthält etwa 78% Stickstoff und 21% Sauerstoff, jedoch ist, desto weiter das Verfahren und desto kleiner ist der flüssige Stickstoff bleibt in der mehr damit verdampfen und Sauerstoff. Wenn die Stickstoffkonzentration in Flüssigkeit auf 50% sinkt, wird der Sauerstoffgehalt in dem Dampf auf 20% erhöht. Daher wurde das verdampfte Gas wieder kondensiert und zum zweiten Mal einer Destillation unterworfen. Je größer die Destillationen, desto klarer wird die daraus resultierenden Produkte.

in der Industrie

Verdampfung und Kondensation – zwei gegensätzliche Prozesse. Die erste Flüssigkeit muss Wärme verbringen, und in der zweiten – Wärme freigesetzt. Wenn es keinen Wärmeverlust ist, während dieses Prozesses als auch die Wärme freigesetzt und absorbiert wird. Wodurch das Volumen des kondensierten Sauerstoffs im Wesentlichen gleich das Volumen des verdampften Stickstoffs. Dieser Prozess wird Destillation genannt. Eine Mischung aus den beiden aufgrund von Verdampfung von flüssiger Luft gebildeten Gase läuft erneut durch, und ein Teil des Sauerstoffs in das Kondensat gelangt, wodurch Wärme zu geben, wodurch ein Teil des Stickstoffs zu verdampfen. Das Verfahren wird mehrere Male wiederholt.

Industrielle Herstellung von Stickstoff und Sauerstoff tritt in den sogenannten Rektifikationskolonnen.

Interessante Fakten

Bei Kontakt mit dem flüssigen Sauerstoff werden viele Materialien spröde. Außerdem flüssigem Sauerstoff – ein starkes Oxidationsmittel, jedoch trifft es, organische Substanzen zu verbrennen, die Freigabe viel Wärme. einige dieser Stoffe außer Kontrolle geraten explosive Eigenschaften Wenn flüssigen Sauerstoff zu imprägnieren. Dieses Verhalten ist charakteristisch für Ölprodukte, die herkömmliche Asphalt enthalten.