Oleh kerana semua gas mempunyai beberapa keadaan terkumpul dan boleh dicairkan, udara, yang terdiri daripada campuran gas, juga boleh menjadi cecair. Pada asasnya, udara cecair dihasilkan untuk mengekstrak oksigen tulen, nitrogen dan argon daripadanya.
Sedikit sejarah
Sehingga abad ke-19, saintis percaya bahawa gas hanya mempunyai satu keadaan pengagregatan, tetapi mereka telah mempelajari cara untuk membawa udara kepada keadaan cair pada awal abad yang lalu. Ini dilakukan dengan menggunakan mesin Linde, bahagian utamanya ialah pemampat (motor elektrik yang dilengkapi dengan pam) dan penukar haba, yang dibentangkan dalam bentuk dua tiub yang digulung menjadi lingkaran, satu daripadanya melepasi yang lain. Komponen ketiga reka bentuk ialah termos, dan gas cecair dikumpulkan di dalamnya. Bahagian mesin ditutup dengan bahan penebat haba untuk menghalang akses kepada gas haba dari luar. Tiub dalam yang terletak berhampiran leher berakhir dengan pendikit.
Kerja gas
Teknologi untuk mendapatkan udara cecair agak mudah. Pertama, campuran gas dibersihkan daripada habuk, zarah air, dan juga daripada karbon dioksida. Terdapat satu lagi komponen penting, tanpanya ia tidak akan dapat menghasilkan udara cecair - tekanan. Dengan bantuan pemampat, udara dimampatkan sehingga 200-250 atmosfera,sambil menyejukkannya dengan air. Seterusnya, udara melalui penukar haba pertama, selepas itu ia dibahagikan kepada dua aliran, yang lebih besar pergi ke pengembang. Istilah ini merujuk kepada mesin omboh yang berfungsi dengan mengembangkan gas. Ia menukar tenaga berpotensi kepada tenaga mekanikal dan gas menjadi sejuk kerana ia berfungsi.
Selanjutnya, udara, setelah membasuh dua penukar haba dan dengan itu menyejukkan aliran kedua yang menuju ke arahnya, keluar dan terkumpul dalam termos.
Pengembang turbo
Walaupun nampak mudah, penggunaan pengembang adalah mustahil pada skala industri. Gas yang diperoleh dengan pendikitan melalui tiub nipis ternyata terlalu mahal, pengeluarannya tidak cukup cekap dan memakan tenaga, dan oleh itu tidak boleh diterima untuk industri. Pada awal abad yang lalu, terdapat persoalan untuk memudahkan peleburan besi, dan untuk ini cadangan telah dikemukakan untuk meniup udara dari udara dengan kandungan oksigen yang tinggi. Oleh itu, timbul persoalan mengenai pengeluaran perindustrian yang kedua.
Pengembang omboh cepat tersumbat dengan air ais, jadi udara mesti dikeringkan terlebih dahulu, menjadikan proses lebih sukar dan mahal. Pembangunan turboexpander menggunakan turbin dan bukannya omboh membantu menyelesaikan masalah. Kemudian, pengembang turbo telah digunakan dalam pengeluaran gas lain.
Permohonan
Udara cecair itu sendiri tidak digunakan di mana-mana, ia adalah produk perantaraan dalam mendapatkan gas tulen.
Prinsip pengasingan juzuk adalah berdasarkan perbezaan pendidihanbahagian campuran: oksigen mendidih pada -183 °, dan nitrogen pada -196 °. Suhu udara cecair adalah di bawah dua ratus darjah, dan dengan memanaskannya, pengasingan boleh dilakukan.
Apabila udara cecair mula menyejat secara perlahan, nitrogen adalah yang pertama menyejat, dan selepas bahagian utamanya telah tersejat, oksigen mendidih pada suhu -183 °. Hakikatnya ialah semasa nitrogen kekal dalam campuran, ia tidak boleh terus memanaskan, walaupun pemanasan tambahan digunakan, tetapi sebaik sahaja kebanyakan nitrogen telah tersejat, campuran akan cepat mencapai takat didih bahagian seterusnya. campuran, iaitu oksigen.
Pemurnian
Walau bagaimanapun, dengan cara ini adalah mustahil untuk mendapatkan oksigen dan nitrogen tulen dalam satu operasi. Udara dalam keadaan cecair pada peringkat pertama penyulingan mengandungi kira-kira 78% nitrogen dan 21% oksigen, tetapi semakin jauh proses itu berjalan dan semakin sedikit nitrogen yang kekal dalam cecair, semakin banyak oksigen akan tersejat bersamanya. Apabila kepekatan nitrogen dalam cecair menurun kepada 50%, kandungan oksigen dalam wap meningkat kepada 20%. Oleh itu, gas yang tersejat sekali lagi terpeluwap dan disuling untuk kali kedua. Lebih banyak penyulingan, lebih bersih produk yang dihasilkan.
Dalam industri
Sejatan dan pemeluwapan ialah dua proses yang bertentangan. Dalam kes pertama, cecair mesti menggunakan haba, dan dalam kes kedua, haba akan dibebaskan. Jika tiada kehilangan haba, maka haba yang dibebaskan dan digunakan semasa proses ini adalah sama. Oleh itu, isipadu oksigen terkondensasi akan hampir sama dengan isipadunitrogen tersejat. Proses ini dipanggil pembetulan. Campuran dua gas yang terbentuk hasil daripada penyejatan udara cecair sekali lagi melaluinya, dan sebahagian daripada oksigen masuk ke dalam kondensat, sambil mengeluarkan haba, yang menyebabkan sebahagian daripada nitrogen tersejat. Proses ini diulang berkali-kali.
Pengeluaran industri nitrogen dan oksigen berlaku dalam lajur penyulingan yang dipanggil.
Fakta menarik
Apabila bersentuhan dengan oksigen cecair, banyak bahan menjadi rapuh. Di samping itu, oksigen cecair adalah agen pengoksidaan yang sangat kuat, oleh itu, sekali di dalamnya, bahan organik terbakar, melepaskan banyak haba. Apabila diresapi dengan oksigen cecair, sesetengah bahan ini memperoleh sifat letupan yang tidak terkawal. Tingkah laku ini adalah tipikal produk petroleum, yang termasuk asf alt konvensional.
