Барлық газдардың бірнеше агрегаттық күйлері болғандықтан және сұйылтуға болатындықтан, газдар қоспасынан тұратын ауа да сұйықтыққа айналуы мүмкін. Негізінен сұйық ауа одан таза оттегі, азот және аргон алу үшін жасалады.
Біраз тарих
19 ғасырға дейін ғалымдар газдың бір ғана агрегаттық күйі бар деп есептеген, бірақ олар ауаны сұйық күйге жеткізуді өткен ғасырдың басында-ақ үйренген. Бұл Linde машинасының көмегімен жасалды, оның негізгі бөліктері компрессор (сорғымен жабдықталған электр қозғалтқышы) және жылу алмастырғыш болды, спиральға оралған екі түтік түрінде ұсынылған, олардың бірі екіншісінің ішіне өтеді. Жобаның үшінші құрамдас бөлігі термос болды, оның ішінде сұйытылған газ жиналды. Сырттан жылу газының түсуіне жол бермеу үшін машина бөліктері жылу оқшаулағыш материалдармен жабылған. Мойынға жақын орналасқан ішкі түтік дроссельмен аяқталды.
Газ жұмысы
Сұйытылған ауаны алу технологиясы өте қарапайым. Біріншіден, газдар қоспасы шаңнан, су бөлшектерінен, сондай-ақ көмірқышқыл газынан тазартылады. Тағы бір маңызды компонент бар, онсыз сұйық ауаны шығару мүмкін емес - қысым. Компрессордың көмегімен ауа 200-250 атмосфераға дейін сығылады,сумен салқындату кезінде. Әрі қарай, ауа бірінші жылу алмастырғыш арқылы өтеді, содан кейін ол екі ағынға бөлінеді, олардың үлкені кеңейткішке өтеді. Бұл термин газды кеңейту арқылы жұмыс істейтін поршеньді машинаны білдіреді. Ол потенциалдық энергияны механикалық энергияға айналдырады және газ суытады, себебі ол жұмыс істейді.
Одан әрі ауа екі жылу алмастырғышты жуып, сол арқылы оған қарай бара жатқан екінші ағынды суытып, сыртқа шығып, термосқа жиналады.
Турбо кеңейткіш
Көрінетін қарапайымдылығына қарамастан, экспандерді өнеркәсіптік ауқымда пайдалану мүмкін емес. Жіңішке түтік арқылы дроссель арқылы алынған газ тым қымбат болып шығады, оны өндіру жеткілікті тиімді емес және энергияны қажет етеді, сондықтан өнеркәсіп үшін қолайсыз. Өткен ғасырдың басында темірді балқытуды жеңілдету мәселесі көтеріліп, ол үшін құрамында оттегі жоғары ауаны ауадан үрлеу туралы ұсыныс айтылды. Осылайша, соңғысының өнеркәсіптік өндірісі туралы сұрақ туындады.
Поршеньді кеңейткіш су мұзымен тез бітеліп қалады, сондықтан алдымен ауаны кептіру керек, бұл процесті қиындатады және қымбатырақ етеді. Поршеньдің орнына турбинаны қолданатын турбокеңейткіштің дамуы мәселені шешуге көмектесті. Кейінірек турбокеңейткіштер басқа газдарды өндіруде қолданылды.
Қолданба
Сұйық ауаның өзі еш жерде пайдаланылмайды, ол таза газдарды алуда аралық өнім болып табылады.
Құрамдас бөліктерді бөлу принципі қайнау айырмашылығына негізделгенқоспаның бөліктері: оттегі -183 °, ал азот -196 ° қайнайды. Сұйық ауаның температурасы екі жүз градустан төмен және оны қыздыру арқылы бөлуді жүзеге асыруға болады.
Сұйық ауа баяу булана бастағанда, азот бірінші болып буланады, ал оның негізгі бөлігі буланғаннан кейін оттегі -183° температурада қайнайды. Өйткені, азот қоспада қалған кезде, қосымша қыздыру қолданылса да, ол қызуды жалғастыра алмайды, бірақ азоттың көп бөлігі буланғаннан кейін қоспаның келесі бөлігінің қайнау температурасына тез жетеді. қоспа, яғни оттегі.
Тазалау
Алайда бұл жолмен бір операцияда таза оттегі мен азот алу мүмкін емес. Ректификацияның бірінші сатысындағы сұйық күйдегі ауаның құрамында шамамен 78% азот және 21% оттегі болады, бірақ процесс неғұрлым әрі қарай жүріп, сұйықтықта азот азырақ қалса, соғұрлым онымен бірге оттегі де буланып кетеді. Сұйықтықтағы азот концентрациясы 50%-ға дейін төмендегенде, будағы оттегі мөлшері 20%-ға дейін артады. Сондықтан буланған газдар қайтадан конденсацияланады және екінші рет дистилденеді. Дистилляциялар неғұрлым көп болса, алынған өнімдер соғұрлым таза болады.
Өнеркәсіпте
Булану және конденсация екі қарама-қарсы процесс. Бірінші жағдайда сұйықтық жылуды тұтынуы керек, ал екінші жағдайда жылу бөлінеді. Егер жылу шығыны болмаса, онда бұл процестер кезінде бөлінетін және тұтынылатын жылу тең болады. Осылайша, конденсацияланған оттегінің көлемі дерлік көлемге тең боладыбуланған азот. Бұл процесс түзету деп аталады. Ол арқылы сұйық ауаның булануы нәтижесінде пайда болған екі газдың қоспасы қайтадан өтеді, ал оттегінің бір бөлігі жылу бөле отырып, конденсатқа өтеді, соның арқасында азоттың бір бөлігі буланып кетеді. Процесс бірнеше рет қайталанады.
Азот пен оттегінің өнеркәсіптік өндірісі дистилляциялық колонналарда жүзеге асырылады.
Қызықты фактілер
Сұйық оттегімен жанасқанда көптеген материалдар сынғыш болады. Сонымен қатар, сұйық оттегі өте күшті тотықтырғыш болып табылады, сондықтан оған кірген кезде органикалық заттар жанып, көп жылу бөледі. Сұйық оттегімен сіңдірілген кезде бұл заттардың кейбіреулері бақыланбайтын жарылғыш қасиеттерге ие болады. Бұл мінез-құлық кәдімгі асфальтты қамтитын мұнай өнімдеріне тән.
