Dahil ang lahat ng gas ay may ilang mga estado ng pagsasama-sama at maaaring matunaw, ang hangin, na binubuo ng pinaghalong mga gas, ay maaari ding maging likido. Karaniwan, ang likidong hangin ay ginawa upang kunin ang purong oxygen, nitrogen, at argon mula rito.
Kaunting kasaysayan
Hanggang sa ika-19 na siglo, naniniwala ang mga siyentipiko na ang gas ay mayroon lamang isang estado ng pagsasama-sama, ngunit natutunan nila kung paano dalhin ang hangin sa isang likidong estado na sa simula ng huling siglo. Ginawa ito gamit ang isang Linde machine, ang mga pangunahing bahagi nito ay isang compressor (isang de-koryenteng motor na nilagyan ng pump) at isang heat exchanger, na ipinakita sa anyo ng dalawang tubo na pinagsama sa isang spiral, ang isa ay dumaan sa loob ng isa. Ang ikatlong bahagi ng disenyo ay isang termos, at ang tunaw na gas ay nakolekta sa loob nito. Ang mga bahagi ng makina ay natatakpan ng mga heat-insulating material upang maiwasan ang pagpasok sa init na gas mula sa labas. Ang panloob na tubo na matatagpuan malapit sa leeg ay nagtatapos sa isang throttle.
Gas work
Ang teknolohiya para sa pagkuha ng liquefied air ay medyo simple. Una, ang pinaghalong mga gas ay nalinis mula sa alikabok, mga particle ng tubig, at gayundin mula sa carbon dioxide. May isa pang mahalagang bahagi, kung wala ito ay hindi posible na makagawa ng likidong hangin - presyon. Sa tulong ng isang compressor, ang hangin ay naka-compress hanggang sa 200-250 atmospheres,habang pinapalamig ito ng tubig. Susunod, ang hangin ay dumadaan sa unang heat exchanger, pagkatapos nito ay nahahati sa dalawang stream, ang mas malaki ay napupunta sa expander. Ang terminong ito ay tumutukoy sa isang piston machine na gumagana sa pamamagitan ng pagpapalawak ng gas. Ginagawa nitong mekanikal na enerhiya ang potensyal na enerhiya at lumalamig ang gas dahil gumagana ito.
Dagdag pa, ang hangin, matapos hugasan ang dalawang heat exchanger at sa gayon ay pinalamig ang pangalawang daloy patungo dito, lumalabas at naipon sa isang termos.
Turbo expander
Sa kabila ng maliwanag na pagiging simple nito, ang paggamit ng expander ay imposible sa isang pang-industriyang sukat. Ang gas na nakuha sa pamamagitan ng throttling sa pamamagitan ng isang manipis na tubo ay lumalabas na masyadong mahal, ang produksyon nito ay hindi sapat na episyente at nakakaubos ng enerhiya, at samakatuwid ay hindi katanggap-tanggap para sa industriya. Sa simula ng huling siglo, mayroong isang katanungan ng pagpapasimple ng pagtunaw ng bakal, at para dito ang isang panukala ay iniharap sa pag-ihip ng hangin mula sa hangin na may mataas na nilalaman ng oxygen. Kaya, lumitaw ang tanong tungkol sa pang-industriyang produksyon ng huli.
Ang piston expander ay mabilis na barado ng tubig na yelo, kaya dapat munang patuyuin ang hangin, na ginagawang mas mahirap at magastos ang proseso. Ang pagbuo ng isang turboexpander gamit ang isang turbine sa halip na isang piston ay nakatulong upang malutas ang problema. Nang maglaon, ginamit ang mga turboexpander sa paggawa ng iba pang mga gas.
Application
Ang mismong likidong hangin ay hindi ginagamit kahit saan, ito ay isang intermediate na produkto sa pagkuha ng mga purong gas.
Ang prinsipyo ng paghihiwalay ng mga nasasakupan ay batay sa pagkakaiba sa pagkulomga bahagi ng pinaghalong: kumukulo ang oxygen sa -183 °, at nitrogen sa -196 °. Ang temperatura ng likidong hangin ay mas mababa sa dalawang daang degrees, at sa pamamagitan ng pag-init nito, maaaring isagawa ang paghihiwalay.
Kapag nagsimulang mabagal na sumingaw ang likidong hangin, ang nitrogen ang unang sumingaw, at pagkatapos na sumingaw na ang pangunahing bahagi nito, kumukulo ang oxygen sa temperaturang -183 °. Ang katotohanan ay habang ang nitrogen ay nananatili sa pinaghalong, hindi ito maaaring magpatuloy sa pag-init, kahit na gumamit ng karagdagang pag-init, ngunit sa sandaling ang karamihan sa nitrogen ay sumingaw, ang halo ay mabilis na maaabot ang kumukulong punto ng susunod na bahagi ng halo, ibig sabihin, oxygen.
Purification
Gayunpaman, sa ganitong paraan imposibleng makakuha ng purong oxygen at nitrogen sa isang operasyon. Ang hangin sa likidong estado sa unang yugto ng distillation ay naglalaman ng humigit-kumulang 78% na nitrogen at 21% na oxygen, ngunit habang tumatagal ang proseso at mas kaunting nitrogen ang nananatili sa likido, mas maraming oxygen ang sumingaw kasama nito. Kapag ang konsentrasyon ng nitrogen sa likido ay bumaba sa 50%, ang nilalaman ng oxygen sa singaw ay tumataas sa 20%. Samakatuwid, ang mga evaporated gas ay muling pinalapot at dinadalisay sa pangalawang pagkakataon. Kung mas maraming distillation, mas magiging malinis ang mga resultang produkto.
Sa industriya
Ang evaporation at condensation ay dalawang magkasalungat na proseso. Sa unang kaso, ang likido ay dapat kumonsumo ng init, at sa pangalawang kaso, ang init ay ilalabas. Kung walang pagkawala ng init, kung gayon ang init na inilabas at natupok sa mga prosesong ito ay pantay. Kaya, ang dami ng condensed oxygen ay halos katumbas ng volumeevaporated nitrogen. Ang prosesong ito ay tinatawag na pagwawasto. Ang pinaghalong dalawang gas na nabuo bilang isang resulta ng pagsingaw ng likidong hangin ay muling dumaan dito, at ang ilan sa oxygen ay pumasa sa condensate, habang nagbibigay ng init, dahil sa kung saan ang ilan sa nitrogen ay sumingaw. Ang proseso ay paulit-ulit nang maraming beses.
Industrial production ng nitrogen at oxygen ay nagaganap sa tinatawag na distillation columns.
Mga kawili-wiling katotohanan
Kapag nadikit sa likidong oxygen, maraming materyales ang nagiging malutong. Bilang karagdagan, ang likidong oxygen ay isang napakalakas na ahente ng oxidizing, samakatuwid, sa sandaling nasa loob nito, ang mga organikong sangkap ay nasusunog, na naglalabas ng maraming init. Kapag pinapagbinhi ng likidong oxygen, ang ilan sa mga sangkap na ito ay nakakakuha ng hindi nakokontrol na mga katangian ng paputok. Ang gawi na ito ay karaniwan sa mga produktong petrolyo, na kinabibilangan ng karaniwang asp alto.
