Principiul obținerii oxigenului din aerul lichid se bazează pe faptul că punctul de fierbere al componentelor principale ale aerului este diferit.
Punctul de fierbere al oxigenului este -183 °, iar punctul de fierbere al azotului este -196 °. Prin urmare, odată cu evaporarea lentă a aerului lichid, în primul rând azotul se volatilizează mai întâi din acesta. După ce cea mai mare parte a azotului se evaporă, temperatura lichidului rămas va crește la -183 °, iar oxigenul va începe să fiarbă.
Prin acest principiu, se bazează orice distilare fracționată sau fracționată a unui amestec lichid constând din mai multe substanțe care au puncte de fierbere diferite. Această distilare fracționată se numește deoarece amestecul de lichide este distilat în părți, plecând de la lichidul care fierbe la o temperatură mai scăzută. Până când cea mai mare parte a lichidului cu punct de fierbere scăzut este distilată, temperatura întregului amestec, în ciuda încălzirii, va rămâne aproape neschimbată. De îndată ce lichidul de fierbere la o temperatură mai scăzută este oprit, temperatura va crește rapid până la punctul de fierbere al următoarei părți a amestecului și așa mai departe, până când întregul lichid distilat este distilat în părți.
Acest principiu se bazează pe distilarea uleiului, din care mai întâi se distilează benzina, care se fierbe la o temperatură mai scăzută decât alte componente ale uleiului, urmată de kerosen, urmată de un tip mai mare de combustibil - așa-numitul motorină sau ulei solar.
După distilarea benzinei, kerosenului și motorinei, combustibilul rezidual rămâne în aparatul de distilare. Încălzirea uleiului de combustibil la o temperatură chiar mai ridicată, primirea de uleiuri lubrifiante diverse și gudron.
Cu o singură distilare fracționată, nu este imediat posibil să se obțină produse de distilare pură. După prima distilare, produsele obținute sunt contaminate cu compuși ai căror puncte de fierbere sunt apropiate. Pentru a scăpa de impurități, sunt necesare distilații ulterioare.
Cu o singură evaporare a aerului lichid, este de asemenea imposibil să se obțină oxigen pur și azot. La început, când 21% din oxigen și 78% din azot sunt conținute în aerul lichid, azotul se evaporă în principal. Cu toate acestea, cu cât mai puțin azot rămâne în lichid, cu atât mai mult oxigen se va evapora simultan cu azot. De exemplu, atunci când 50% din azot rămâne în faza lichidă, va exista deja aproximativ 20% din oxigen în vapori deasupra unui astfel de lichid. Pentru a obține oxigen pur și azot, nu este suficient să se vaporizeze aerul lichid o dată.
Produsele gazoase obținute după evaporare sunt condensate și transformate din nou într-un lichid care este supus unei distilații secundare. Cu cât se repetă procesul de evaporare și condensare, se obțin mai repede produsele de distilare.
Condensarea și evaporarea sunt două procese opuse. Atunci când se evaporă un lichid, este necesar să se exercite căldură, atunci când este condensat căldura cu aburi. Dacă nu există pierderi de căldură, atunci căldura de evaporare a substanței va fi egală cu căldura de condensare a acesteia.
Pentru a obține oxigenul din aerul lichid, este necesar să se petreacă o anumită cantitate de căldură - căldura latentă de evaporare.
Dacă gazul de oxigen este trecut prin aerul lichid, acesta se condensează și devine lichid. Aceasta va elibera căldura, numită căldura latentă de condensare. Aerul lichid, care a primit această căldură, o cheltuiește imediat pe evaporarea azotului, punctul de fierbere al acestuia fiind sub punctul de fierbere al oxigenului.
Deoarece căldura latentă a condensului de oxigen este aproape egală cu căldura latentă de evaporare a azotului, va fi eliberată aproximativ aceeași cantitate de azot ca și oxigenul condensat din aerul lichid.
Pe principiul multiplei condensări a oxigenului cu evaporarea simultană a azotului din aerul lichid se bazează procesul de separare a aerului lichid în azot gaz pur și oxigen lichid pur.
Acest proces de separare se numește rectificare.
Aceasta constă în faptul că un amestec gazos de azot și oxigen, care este format în timpul evaporării aerului lichid, este din nou trecut prin aerul lichid. În acest caz, oxigenul condensează, eliberând căldură. Datorită acestei căldură, o nouă porțiune de azot se evaporă. trecere
gaze noi formate prin aerul lichid, puteți obține în final gaz pur azot și oxigen pur lichid.
Aparatul în care aerul lichid este divizat în azot și oxigen se numește o coloană de distilare.
Coloana de rectificare este împărțită prin partiții în plăci de cameră. Din partea de sus, aerul lichid curge încet în coloană. La descendenți, se scurge treptat, umplând toate plăcile coloanei. Compartimentele sunt realizate din tablă de alamă, în care, la o distanță de aproximativ 3 milimetri unul de celălalt, găuri mici cu un diametru de 0,8-0,9 milimetri sunt perforate. Gazele, formate în timpul evaporării aerului lichid, trec cu ușurință prin astfel de găuri, împiedicând scurgerea lichidului prin ele. Intră în lichid, gazele se spumă și se amestecă cu el. În timpul amestecării, gazul de oxigen se condensează și curge în lichid, iar azotul se evaporă prin orificiile din pereții etanși către placa următoare. Astfel, pe fiecare placă, gazele sunt îmbogățite în azot și epuizate în oxigen.
Odată cu acumularea de scurgere a lichidelor prin marginile canalului, îmbogățită din ce în ce mai mult cu oxigen.
Ca urmare, în partea superioară, la ieșirea din coloană, se produce azot pur și se colectează oxigenul lichid curat la fund, care este drenat printr-un robinet.
Deci, din aerul atmosferic, oxigenul este produs pentru industrie.
Distribuiți un link cu prietenii
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: