L'aire líquid és la base per a l'obtenció d'oxigen pur

Atès que tots els gasos tenen diversos estats agregats i poden ser liquats, l'aire format per una barreja de gasos també es pot convertir en un líquid. En general, es produeix aire líquid per separar l'oxigen pur, el nitrogen i l'argó.

Una mica d'història

Fins al segle XIX, els científics creien que el gas només tenia un estat agregat, però que a principis del segle passat havia après l'aire a l'estat líquid. Això es va fer amb la màquina Linde, les parts principals eren un compressor (motor elèctric proveït d'una bomba) i un intercanviador de calor, representat com dos tubs enrotllats, un dels quals passava a l'interior de l'altre. El tercer component del disseny va ser un termo, dins del qual es va recollir gas liquat. Els detalls de la màquina es van cobrir amb materials aïllants de calor per evitar l'accés al gas de calor des de l'exterior. El tub intern situat a prop del coll va acabar en un acelerador.

Operació de gas

La tecnologia d'obtenció d'aire líquid és bastant senzilla. En primer lloc, la barreja de gasos es neteja de pols, partícules d'aigua i també de diòxid de carboni. Hi ha un altre component important, sense el qual no serà possible produir pressió aèria líquida. Amb l'ajuda del compressor, l' aire es comprimeix fins a 200-250 atmosferes mentre es refreda amb aigua. A continuació, l'aire passa pel primer intercanviador de calor, després es divideix en dos corrents, el més gran del qual passa a l'expansor. Aquest terme s'anomena màquina de pistó, que funciona expandint el gas. Converteix l'energia potencial en energia mecànica i el gas es refreda perquè fa el treball.

A continuació, l'aire, rentant dos intercanviadors de calor i, per tant, refredant el segon flux, s'aproxima, surt i es recull en un termo.

Expandir

Malgrat l'aparent simplicitat, l'ús d'un expansor no és possible a escala industrial. El gas obtingut mitjançant l'estrangulació a través d'un tub fi és massa costós, aconseguint que no sigui prou eficaç i consumidor d'energia i, per tant, inacceptable per a la indústria. A principis del segle passat, es va tractar de simplificar la fosa del ferro colat i, per aquest motiu, es va fer una proposta per bufar d'aire amb un elevat contingut d'oxigen. Així, es va plantejar la qüestió de l'extracció industrial d'aquest.

L'expansor del pistó es tanca ràpidament amb gel d'aigua, de manera que l'aire ha de ser drenat per endavant, el que fa que el procés sigui més complicat i costós. Per resoldre el problema, el desenvolupament d'un turbo-expansor usant una turbina en comptes d'un pistó va ajudar. Més tard, els turboexpanders es van utilitzar en el procés d'obtenció d'altres gasos.

Sol·licitud

L'aire líquid mateix no s'utilitza en cap lloc, és un producte intermedi en l'obtenció de gasos purs.

El principi de la separació dels constituents es basa en la diferència en l'ebullició dels components de la mescla: els forats d'oxigen a -183 ° i el nitrogen a -196 °. La temperatura de l'aire líquid és inferior a dos-cents graus, i escalfant-la, podeu fer una separació.

Quan l'aire líquid comença a evaporar-se lentament, el primer volatilitza el nitrogen i, després de la seva part principal, s'ha evaporat, a -183 ° esclata l'oxigen. El fet és que, sempre que el nitrogen es mantingui en la barreja, no es pot continuar escalfant, encara que s'utilitzi calefacció addicional, però tan aviat com la major part del nitrogen s'evapori, la barreja arribarà ràpidament al punt d'ebullició de la següent part de la barreja, és a dir, l'oxigen.

Neteja

Tanmateix, d'aquesta manera, és impossible obtenir oxigen pur i nitrogen en una sola operació. L'aire en estat líquid en la primera fase de destil·lació conté al voltant del 78% de nitrogen i el 21% d'oxigen, però com més lluny es produeix el procés i com menys nitrogen roman en el líquid, més oxigen s'evapori amb ell. Quan la concentració de nitrogen en el líquid cau fins al 50%, el contingut d'oxigen en el vapor augmenta fins al 20%. Per tant, els gasos vaporitzats es condensen de nou i es destil·len per segona vegada. Com més destil lació, més pura serà el producte.

En la indústria

L'evaporació i la condensació són dos processos oposats. Al primer, el líquid ha de gastar calor, i al segon - la calor es posarà en llibertat. En el cas que no hi hagi pèrdua de calor, la calor alliberada i consumida durant aquests processos és. D'aquesta manera, el volum d'oxigen condensat serà pràcticament igual al volum de nitrogen evaporat. Aquest procés es diu rectificació. Una barreja de dos gasos formada per l'evaporació de l'aire líquid es transmet a través d'ella, i alguns dels oxigen passen al condensat, i així es desactiva el calor, evaporant així el nitrogen. El procés es repeteix moltes vegades.

La producció industrial de nitrogen i oxigen es produeix en les anomenades columnes de rectificació.

Fets interessants

Quan s'exposa a l'oxigen líquid, molts materials es tornen trencadissos. A més, l'oxigen líquid és un oxidant molt potent, per tant, després d'entrar-hi, es cremen les substàncies orgàniques, que donen molta calor. Quan estan impregnades d'oxigen líquid, algunes d'aquestes substàncies adquireixen propietats explosives no controlades. Aquest comportament és típic dels productes del petroli, que inclouen l'asfalt ordinari.