АдукацыяНавука

Вадкі паветра - аснова для атрымання чыстага кіслароду

Бо ўсе газы маюць некалькі агрэгатных станаў і могуць быць сжижены, то паветра, які складаецца з сумесі газаў, таксама можа стаць вадкасцю. У асноўным вадкі паветра вырабляюць для вылучэння з яго чыстага кіслароду, азоту і аргону.

трохі гісторыі

Да 19 стагоддзя навукоўцы лічылі, што газ мае толькі адно агрэгатны стан, але даводзіць паветра да вадкага стану навучыліся ўжо ў пачатку мінулага стагоддзя. Гэта рабілася пры дапамозе машыны Ліндзе, асноўнымі часткамі якой былі кампрэсар (электрарухавік, забяспечаны помпай) і цеплаабменнік, прадстаўлены ў выглядзе двух згорнутых у спіраль трубак, адна з якіх праходзіла ўнутры іншы. Трэцім кампанентам канструкцыі быў тэрмас, унутры яго і збіраўся звадкаваны газ. Дэталі машыны пакрываліся цеплаізаляцыйнымі матэрыяламі, каб прадухіліць доступ да газу цеплыні звонку. Якая знаходзіцца паблізу гарлавіны ўнутраная трубка завяршаўся дроселем.

праца газу

Тэхналогія атрымання звадкаванага паветра даволі простая. Спачатку сумесь газаў чысцяць ад пылу, часціц вады, а таксама ад вуглякіслага газу. Ёсць яшчэ адна важная складнік, без якой не атрымаецца вырабіць вадкі паветра, - ціск. З дапамогай кампрэсара паветра сціскаюць да 200-250 атмасфер, адначасова астуджаючы яго вадой. Далей паветра ідзе праз першы цеплаабменнік, пасля чаго дзеліцца на два патокі, большы з якіх ідзе ў детандер. Гэтым тэрмінам называюць поршневую машыну, якая працуе за кошт пашырэння газу. Яна ператварае патэнцыйную энергію ў механічную, і газ астуджаецца, таму што здзяйсняе працу.

Далей паветра, абмыўшы два цеплаабменніка і тым самым астудзіўшы другі паток, які ідзе насустрач, выходзіць вонкі і збіраецца ў тэрмасе.

Турбодетандер

Нягледзячы на ўяўную прастату, прымяненне детандера немагчыма ў прамысловых маштабах. Атрыманы шляхам дросселирования праз тонкую трубку газ аказваецца занадта дарог, атрыманне яго недастаткова эфектыўна і энергазатратных, а такім чынам непрымальна для прамысловасці. У пачатку мінулага стагоддзя стаяла пытанне аб спрашчэнні выплаўлення чыгуну, і для гэтага было вылучана прапанову рабіць пададзьмуўшы з паветра з высокім утрыманнем кіслароду. Такім чынам паўстала пытанне і аб прамысловай здабычы апошняга.

Поршневай детандер хутка забіваецца вадзяным лёдам, таму паветра трэба папярэдне асушыць, што робіць працэс складаней і даражэй. Вырашыць праблему дапамагла распрацоўка турбодетандера, які выкарыстоўвае замест поршня турбіну. Пазней турбодетандеры знайшлі прымяненне ў працэсе атрымання і іншых газаў.

прымяненне

Сам вадкі паветра як такой нідзе не выкарыстоўваецца, гэта прамежкавы прадукт у атрыманні чыстых газаў.

Прынцып вылучэння складнікаў заснаваны на розніцы ў кіпенні складовых частак сумесі: кісларод закіпае пры -183 °, а азот пры -196 °. Тэмпература вадкага паветра ніжэй за дзвесце градусаў, і награваючы яго, можна вырабляць падзел.

Калі вадкі паветра пачынае павольна выпарацца, першым знікае азот, а пасля таго, як яго асноўная частка зьнікла, пры тэмпературы -183 ° закіпае кісларод. Справа ў тым, што пакуль азот застаецца ў сумесі, яна не можа працягнуць награвацца, нават калі выкарыстоўваць дадатковы падагрэў, але як толькі вялікая частка азоту знікне, сумесь хутка дасягне тэмпературы кіпення наступнай часткі сумесі, то ёсць кіслароду.

ачышчэнне

Аднак такім шляхам немагчыма атрымаць чыстыя кісларод і азот за адну аперацыю. Паветра ў вадкім стане на першай стадыі перагонкі змяшчае каля 78% азоту і 21% кіслароду, аднак чым далей ідзе працэс і чым менш азоту застаецца ў вадкасці, тым больш разам з ім будзе выпарацца і кіслароду. Калі канцэнтрацыя азоту ў вадкасці падае да 50%, ўтрыманне кіслароду ў парах павялічваецца да 20%. Таму выпарэння газы зноў кандэнсуюць і падвяргаюць перагонцы ў другі раз. Чым больш было перегонок, тым чысцей будуць атрыманыя прадукты.

У прамысловасці

Выпарэнне і кандэнсацыя - гэта два супрацьлеглыя працэсу. Пры першым вадкасць павінна выдаткаваць цяпло, а пры другім - цяпло будзе вылучацца. У выпадку, калі няма страты цяпла, то цеплыня, якая выдаткоўваецца і спажываная падчас гэтых працэсаў, роўная. Такім чынам аб'ём сконденсированного кіслароду будзе практычна роўны аб'ёму выпарэння азоту. Гэты працэс называецца рэктыфікацыі. Сумесь двух газаў, адукаваная з прычыны выпарэння вадкага паветра, зноў прапускаецца праз яго, і некаторая частка кіслароду пераходзіць у кандэнсат, аддаючы пры гэтым цяпло, за кошт чаго выпараецца некаторая частка азоту. Працэс паўтараецца шмат разоў.

Прамысловае атрыманне азоту і кіслароду адбываецца ў так званых рэктыфікацыйнай калонах.

Цікавыя факты

У выпадку кантакту з вадкім кіслародам многія матэрыялы становяцца далікатнымі. Да таго ж вадкі кісларод - вельмі магутны акісляльнік, таму, патрапіўшы ў яго, арганічныя рэчывы згараюць, вылучаючы шмат цяпла. Пры насычэнні вадкім кіслародам некаторыя з гэтых рэчываў набываюць некантралюемыя выбухованебяспечныя ўласцівасці. Такія паводзіны ўласціва нафтапрадуктах, да якіх адносіцца звычайны асфальт.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.atomiyme.com. Theme powered by WordPress.