液体空気 - 純酸素の生産のための基礎

全てのガスが凝集のいくつかの状態を有し、かつ液化することができるので、空気は、ガス混合物からなることも、液体であってもよいです。 基本的に純粋な酸素、窒素とアルゴンのそれから分離するための液体空気を生産します。

少し歴史

19世紀までは、科学者たちは、ガスが唯一の物理的状態を持っていると考えられますが、液体状態に空気をもたらすためには、前世紀の初めに学びました。 これは、リンデ機、圧縮機（ポンプを備えたモータ）および他の内部に保持される一方が螺旋状に巻かれ、2本のチューブとして示されている熱交換器、そのうちの主要部を用いて行きました。 構造の第三の成分は、魔法瓶、内部に行くし、 液化ガス。 機械部品は、外部熱から気体へのアクセスを防止するために、絶縁材料で覆われていました。 インナーチューブの口の近くに位置し、チョークで終了されます。

ガス工事

液体空気を生産するための技術は非常に簡単です。 まず、ガス混合物は埃、水粒子、ならびに二酸化炭素の精製されています。 圧力 - それは、液体空気を生成れることなく、他の重要なコンポーネントは、あります。 コンプレッサによって 空気圧縮されている 水で冷却しながら、200〜250気圧です。 次いで、空気は、第1の熱交換器を通過した後、エキスパンダーにある大きいする2つのストリームに分割されます。 この用語は、気体を膨張させることによって動作するピストン機械を指します。 これは機械的にエネルギーを変換し、実行が働くので、ガスが冷却されます。

さらに、空気、2つの熱交換器を洗浄することにより、今後第二の流れを冷却する、出て魔法瓶に集め。

ターボエキスパンダー

その見かけのシンプルさにもかかわらず、エクスパンダの使用は、工業的規模では不可能です。 細い管を通ってガスを絞ることにより得られることは、効果的に得るのに十分とエネルギー消費ではなく、産業界に受け入れられないので、あまりにも高価です。 前世紀の初めには銑鉄の生産を簡素化の問題であり、この目的のためには、高い酸素含有量と空気の吹き出しにするために提案されました。 したがって、後者の商業生産についての質問がありました。

すぐに水の氷で詰まっピストンエキスパンダー、その空気は、プロセスが複雑で高価になりれ、乾燥事前に必要です。 ターボ・エキスパンダーの発達の問題を解決する助けには、ピストンタービンの代わりに使用されます。 その後、ターボエキスパンダは、準備や他のガス中に使用されています。

アプリケーション

液体空気のみ自体は、純粋なガスを得るために、この中間製品を使用されません。

分離成分原理の混合物の沸点成分の違いに基づいている：酸素は-183℃で沸騰し、-196℃で窒素。 液体空気の温度が200度以下であり、それを加熱、分離を生成することが可能です。

液体がゆっくりと空気を蒸発し始めると、窒素が最初に蒸発し、それは-183°沸騰酸素の温度で、主要部分を蒸発させた後。 事実は、窒素を混合物に残っている間、それは追加のヒータを用いた場合であっても、加熱し続けることができないということである、しかし、すぐに窒素のほとんどが蒸発するように、混合物を迅速に、即ち酸素を混合物の一部を以下の沸騰温度に到達しました。

精製

しかし、この方法では、単一の操作で純粋な酸素と窒素を得ることは不可能です。 第一の蒸留工程に液体状態の空気は、約78％の窒素と21％酸素、しかし、遠くプロセスを含み、小さい液体窒素は、より多くの、それが蒸発し、酸素であろうとのままです。 液体中の窒素濃度が50％に低下すると、蒸気中の酸素含有量は20％まで増加します。 したがって、蒸発したガスは、再び凝縮し、二度目の蒸留を行いました。 蒸留大きい、明確には得られた生成物になります。

業界で

蒸発と凝縮 - 2つの対向するプロセス。 第1の流体が熱を費やす必要があり、第二に - 熱がリリースされます。 何の熱損失がない場合、熱は、同様に、このプロセス中に放出され、吸収します。 こうして凝縮酸素の体積を蒸発させた窒素の体積に実質的に等しいです。 このプロセスは、蒸留と呼ばれています。 液体空気の蒸発に形成された2つのガスの混合物は再びそれを通過し、酸素の一部が窒素の一部を蒸発させ、それによって、このように熱を与えて、凝縮に入ります。 このプロセスは複数回繰り返されます。

工業用 窒素の準備 と酸素は、いわゆる精留カラムで発生します。

興味深い事実

液体酸素と接触すると、多くの材料が脆くなります。 また、 液体酸素 -強力な酸化剤、しかし、それを打つ、有機物質は、多くの熱を放出し、燃やします。 液体酸素を含浸させる場合には、これらの物質のいくつかは制御不能爆発性になります。 この動作は、従来のアスファルトが含まれる石油製品の特徴です。