Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Жидкий воздух как получают
Жидкий воздух - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Жидкий воздух
Cтраница 1
Жидкий воздух и кислород должны доставляться п храниться в лаборатории в металлических сосудах Дыоара. [1]
Жидкий воздух имеет широкое практическое применение. В технике из него получают чистый кислород. Дело в том, что азот, имеющий более низкую критическую температуру, чем кислород ( см. таблицу в § 64), улетучивается из жидкого воздуха раньше кислорода. Поэтому через несколько дней в дьюаровском сосуде с жидким воздухом остается один кислород. Путем фракционного испарения жидкого воздуха получают также инертные газы, входящие в его состав: гелий, неон аргон, криптон, ксенон и радон. [2]
Жидкий воздух имеет при атмосферном давлении температуру - 180 С. При его испарении в первую очередь улетучивается аэдт и остается жидкий кислород. Таким путем можно отделить др г от друга основные составляющие атмосферного воздуха и использовать их для различных целей. Из чистых азота и водорода при повышенных давлениях на специальных катализаторах получают аммиак. Чистый кислород применяется в медицине, для автогенной сварки, для ускорения доменного процесса. Смешанный с органическими горючими жидкий кислород дает взрывчатые вещества, так называемые оксиликвиты, применяемые в горнорудной промышленности. [3]
Жидкий воздух представляет собой светлоголубую жидкость, непостоянную по составу. [4]
Жидкий воздух имеет при атмосферном давлении температуру - 180 С. При его испарении в первую очередь улетучивается азот и остается жидкий кислород. Таким путем можно отделить друг от друга основные составляющие атмосферного воздуха и использовать их для различных целей. Из чистых азота и водорода при повышенных давлениях на специальных катализаторах получают аммиак. Жидкий кислород применяется в медицине, для автогенной сварки, для ускорения доменного процесса. Смешанный с органическими горючими, он дает взрывчатые вещества, так называемые о к с и л и к в и т ы, применяемые в горнорудной промышленности. [5]
Жидкий воздух и кислород должны доставляться и храниться в лаборатории в металлических сосудах Дьюара. [6]
Жидкий воздух разливают в металлические сосуды Дьюара, принадлежащие потребителям. [7]
Жидкий воздух заставляют кипеть под уменьшенным давлением ( / - 193 С), при этом в первую очередь обращается в пар ( выкипает) та составляющая часть вслдухм, которая Чмеет самую низкую температуру кипения; неон, азот, криптон, аргон, кислород, ксенон. При понижении температуры пар становится насыщающим, начинается его конденсация. В жаркий день испаряется больше воды. [9]
Жидкий воздух был впервые получен в 80 - х годах прошлого столетия. [10]
Жидкий воздух представляет собой смесь жидкостей с различными температурами кипения, и к нему могут быть применены все законы фракционной перегонки. [11]
Жидкий воздух, азот и кислород обладают очень низкими температурами кипения. Однако применение этих жидкостей в холодильных установках невыгодно, так как на их получение затрачивается большое количество энергии. [12]
Жидкий воздух используют в основном как источник кислорода, потребность в котором больше, чем в азоте. Азот, направляемый в огромных количествах на синтез аммиака, берется в виде азото-водородной смеси, получаемой из воздуха и природного газа. [13]
Жидкий воздух и кислород должны доставляться и храниться в лаборатории в металлических сосудах Дюара. [14]
Жидкий воздух требует осторожного обращения с ним. Охлаждаемые детали должны быть тщательно обезжирены. Во избежание опасного повышения давления сосуды, содержащие жидкий воздух, должны иметь тепловую изоляцию и быть открытыми. При опускании охлаждаемой детали в сосуд с жидким воздухом последний сильно кипит; поэтому сосуд не должен быть наполнен доверху. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Вакуум. Жидкий воздух
В Лабораториях вакуум («пустота»), при котором столкновения молекул между собой уже сравнительно редки, соответствует давлению примерно в 0,13 Па. Даже с помощью самых совершенных методов современной техники не удается достигнуть вакуума, при котором в кубическом сантиметре газа оставалось бы менее 1000 частиц.
Масса литра воздуха при нормальных условиях (1,293 г), а его средняя молярная масса воздуха равна 22,4·1,293 = 29 г/моль.
При достаточном охлаждении воздух переходит в жидкое состояние. Жидкий воздух можно довольно долго сохранять в сосудах с двойными стенками, из пространства между которыми для уменьшения теплопередачи выкачан воздух. Подобные сосуды используются, например, в термосах.
Свободно испаряющийся при обычных условиях жидкий воздух имеет температуру около -190 °С. Состав его непостоянен, так как азот улетучивается быстрее кислорода. По мере удаления азота цвет жидкого воздуха изменяется от голубоватого до бледно-синего (цвет жидкого кислорода).
Трудно сжижаемые газы научились сжижать используя их свойства охлаждаться при расширении, если газ многократно сжимать и выпускать его в большой сосуд, то он будет охлаждаться и когда его температура достигнет критической он начнет сжижаться.
Технология получения сжиженного воздуха довольно проста. Сначала смесь газов очищают от пыли, частиц воды, а также от углекислого газа. Есть еще одна важная составляющая, без которой не получится произвести жидкий воздух, - давление. С помощью компрессора воздух сжимают до 200-250 атмосфер, одновременно охлаждая его водой. Далее воздух идет через первый теплообменник, после чего делится на два потока, больший из которых идет в детандер. Этим термином называют поршневую машину, которая работает за счет расширения газа. Она преобразовывает потенциальную энергию в механическую, и газ охлаждается, потому что совершает работу.
Далее воздух, омыв два теплообменника и тем самым охладив второй поток, идущий навстречу, выходит наружу и собирается в термосе. –
В 1938 г. П. Л. Капицей был разработан метод получения жидкого воздуха при низком давлении — всего 5-6 атм. Основной особенностью этого метода является замена поршневых механизмов компрессора и детандера турбинными.
Применение
Сам жидкий воздух как таковой нигде не используется, это промежуточный продукт в получении чистых газов. Принцип выделения составляющих основан на разнице в кипении составных частей смеси: кислород закипает при —183°, а азот при —196°. Температура жидкого воздуха ниже двухсот градусов, и нагревая его, можно производить разделение. Когда жидкий воздух начинает медленно испаряться, первым улетучивается азот, а после того, как его основная часть уже испарилась, при температуре —183° закипает кислород. Дело в том, что пока азот остается в смеси, она не может продолжить нагреваться, даже если использовать дополнительный подогрев, но как только большая часть азота улетучится, смесь быстро достигнет температуры кипения следующей части смеси, то есть кислорода. -
Сжатый воздух хранят в стальных баллонах, рассчитанных на давление 150 атм. По действующим техническим условиям баллоны эти должны иметь черную окраску с белой надписью: «Воздух сжатый».
Химические реакции при температуре жидкого воздуха вообще очень сильно замедляются. Однако благодаря большой концентрации в нём кислорода (концентрацией называется количество вещества в единице объёма или массы), смешанные с жидким воздухом горючие вещества горят гораздо энергичнее, чем в обычных условиях. Например, смоченная жидким воздухом вата сгорает со вспышкой подобно бездымному пороху.
Похожие статьи:
poznayka.org
Способы получения жидкого воздуха - Справочник химика 21
Пиролиз — разложение органического вещества угля путем его нагревания в отсутствие воздуха и других окислителей, сопровождается перераспределением водорода между образующимися летучими (газообразными и жидкими) продуктами и углеродистым твердым остатком. Этот метод является наиболее старым и простым способом получения жидких продуктов и газов из углей. В настоящее время пиролизом получают в промышленных масштабах кокс и различные производные каменноугольной смолы (в начале 1940-х годов смолы пиролиза применялись в Германии для получения моторных топлив). [c.67]
Однако самая замечательная из них — это установка холодильного цикла низкого давления. Способ получения жидкого воздуха в установках с низким давлением был сравнительно недавно разработан в одном из институтов Академии наук СССР и успешно применяется в производстве. [c.88]
Кислород, аргон и азот являются составными частями воздуха. В промышленных масштабах для разделения воздуха его подвергают низкотемпературной ректификации. Сушествуют различные способы получения жидкого воздуха. При этом во всех воздухоразделительных установках получение жидкого воздуха сочетается с разделением его на кислород и азот и выделением при необходимости инертных газов. [c.24]
На занятии Эксперимент при изучении кислорода, оксидов, горения студентам иллюстрируют возможности диапроекции для получения новых знаний. Сообщают, что, отобрав из серии диапозитивов Кислород три слайда с портретами К- Шееле, Дж. Пристли, А. Лавуазье, можно составить краткий эмоциональный рассказ с демонстрацией диапозитивов. Текст может быть записан на пленку магнитофона. Одновременно сообщают студентам, что в серии Кислород есть несколько диапозитивов по свойствам, способу хранения и принципу получения жидкого воздуха. Показывают возможную работу с этими слайдами на этапе изучения свойств жидкого воздуха. [c.26]
Классификация способов получения простых веществ. Если подразделить способы производства простых веществ в соответ химическими свойствами, то получится схема, представленная в табл. 3.14. Замечательным примером технологического про цесса, не сопровождающегося химическими превращениями является способ разделения жидкого воздуха на азот, кислород и инертные газы путем перегонки. Процессы, включающие химические реакции, согласно общей классификации, учитывающей характер этих реакций, можно разбить на три класса восстановление, окисление и пиролитическое разложение (пи ролиз). Большую часть простых веществ получают с помощьк> реакций восстановления. Дальнейшая более детальная класси фикация позволяет распределить эти процессы по подклассам 2.1—2.5. Обычно большинство металлов встречается в виде ка тионов, да и многие неметаллы (за исключением галогенов) имеют положительные степени окисления, поэтому в результате передачи им электронов в процессе восстановления достигается нулевая степень окисления. [c.138]
Так, в процессе получения жидкого воздуха температуры снижаются до —180° С, а температура в печах для получения карбида кальция превышает - -2500° С. Такой широкий диапазон требует применения различных способов передачи тепла и материалов, которые наилучшим образом обеспечивают этот процесс. [c.111]
В природе водород образуется главным образом при разложении органических веществ, например целлюлозы или белков некоторыми видами бактерий. Большие количества водорода освобождаются при коксовании угля поэтому светильный и коксовый газы в среднем состоят на 50 об.% из свободного водорода. В последнее время коксовый газ стали технически перерабатывать на водород, применяя для этого способ, аналогичный процессу Линде для получения жидкого воздуха, т. е. отделяя от водорода остальные составные части этого газа конденсацией при низкой температуре водород, как очень трудно конденсирующийся газ, остается при этом в газообразном состоянии. Полученный этим способом водород находит применение в процессе ожижения угля , а отделенные от него другие составные части коксового газа передают по трубам на большие расстояния для снабжения газом городов. [c.44]
Для кислорода наблюдается обратное явление с повышением концентрации кислорода в жидкости концентрация его в паре повышается, но для этого требуется испарить значительное количество жидкости. При фракционном способе испарения жидкого воздуха можно получить жидкий кислород с высокой концентрацией, но выход его будет тем меньше, чем выше эта концентрация. Жидкий кислород в сравнительно чистом виде можно получить данным способом лишь в очень малых количествах (например, чтобы получить жидкий кислород чистотой 95 %, надо испарить 94,5 % жидкого воздуха). Сравнительно чистый газообразный азот (93 %) можно получить только в начальный момент испарения (испарив 10. .. 12 % жидкого воздуха) и в очень небольших количествах. Поэтому указанный метод фракционного испарения для получения кислорода и азота не получил применения в промышленности. [c.44]
Для обеспечения надежности и безопасности производства жидкого хлора большое значение имеют вспомогательные стадии и операции (использование отходящих газов, их санитарная очистка, испарение жидкого хлора, его внутрицеховой транспорт), которые освещены в главе VI. Холодильные станции и способы получения сухого воздуха, с помощью которого в основном осуществляется внутрицеховой транспорт (передавливание) жидкого хлора, описаны в данной главе весьма кратко и в общем виде, так как по этим вопросам имеется обширная специальная литература. Более подробно рассмотрены принципы выбора метода и оборудования для получения холода применительно к особенностям производства жидкого хлора, в том числе выгоды применения фреоновых холодильных машин и абсорбционных установок. [c.6]
Несмотря на то, что в цикле с детандером допустимы более низкие давления сжатия, чем в цикле с дросселированием, и, казалось бы, возможно получение жидкого воздуха весьма экономичным способом, тем не менее расход энергии на 1 кг перерабатываемого воздуха незначительно отличается от расхода в цикле с дросселированием и аммиачным охлаждением. Это объясняется тем, что в цикле с детандером возникают дополнительные потери холода в поршневом детандере и потери в результате неполного использования работы расширяющегося в нем воздуха. Практически удельный расход энергии в цикле с детандером равен расходу энергии в цикле с дросселированием, двумя давлениями и предварительным аммиачным охлаждением. [c.78]
В основу своего метода получения жидкого воздуха Ж. Клод положил другой способ получения низких температур, а именно, он использовал явление охлаждения газов при их расширении в цилиндре поршневого двигателя с одновременной отдачей внешней работы. [c.64]
Так как дросселирование воздуха также применяется в процессе Гейландта, то его можно рассматривать как процесс комбинированный, использующий для получения жидкого воздуха апособ К- Линде и способ Ж- Клода. [c.69]
Фракционированная перегонка, например, применяется для получения азота и кислорода из жидкого воздуха. Этот метод основан на различии температур кипения жидкого азота и кислорода азот, имеющий более низкую температуру кипения, чем кислород, выкипает из жидкого воздуха в первую очередь, в результате чего происходит обогащение жидкого воздуха кислородом. При многократном сжижении и испарении жидкого воздуха можно получить чистые азот и кислород. Таким же способом получают из газовых смесей инертные газы. [c.246]
Поскольку экспериментальное измерение теплоемкости при очень низкой температуре, особенно вблизи абсолютного нуля, связано со значительными трудностями, был предложен способ экстраполяции теплоемкости в области низких температур на основе данных, полученных выше температуры жидкого воздуха (Г 90°К). [c.107]
Получение. В промышленности кислород получают разделением жидкого воздуха в ректификационных колоннах за счет того, что азот закипает при температуре, которая на 12,8 " (при нормальном давлении) ниже температуры кипения кислорода. Экономичный способ охлаждения воздуха до таких низких температур был разработан в конце 30-х годов акад. П. Л. Капицей. [c.230]
Получение. Промышленный способ получения кислорода заключается в сжижении воздуха при низких температурах и его дальнейшей фракционной перегонке. Bнa aлe из жидкого воздуха отгоняется газообразный азот (т. к. его температура кипения ниже, чем у кислорода), [c.356]
Способы получения. О2 — промышленные 1) ректификация жидкого воздуха. Сначала улетучивается азот, так как его / =—195,8 С [c.350]
Способы получения. Не, Ые, Аг, Кг, Хе — побочные продукты при ректификации жидкого воздуха. [c.392]
Обычно холестерин выделяют из мозга рогатого скота. По одному из способов рекомендуют замораживать исходный материал в жидком воздухе, тонко раздроблять и затем экстрагировать ацетоном, причем получается раствор холестерина. Для того чтобы очистить полученный сырой холестерин, его переводят в дибромид, плохо растворимый в органических растворителях. Этот дибромид легко перекристаллизовать и затем перевести в холестерин добро миров анием с цинком в спирте. [c.293]
Разность почти в 13° между тешера турами кипения жидкога азота и кислорода является соверщенно достаточной для раздепе-ния сжиженной см вси этих газов путем ректификации при испарении предварительно сжиженного атмосферного воздуха. Таким образом основой для получения кислорода из атмосферного воздуха указанным выше способом является охлаждение воздуха до температуры его сжижения. Так как точки кипения жидкого воздуха и его составных частей находятся в пределах очень низких температур, то и процесс разделения воздуха протекает при этих же низких температурах. Поэтому данный споооб промышленного получения кислорода носит название получение кислорода из воздуха методом глубокого охлаждения его применение в промышленно сти стало возможным только тогда, когда были разработаны экономичные способы получения жидкого воздуха в больших количествах. [c.47]
Несмотря на то что в процессе Ж. Клода можно применять более низкие давления сжатия, чем в процессе К. Лийде, и, казалось бы, иметь весьма экономичный способ получения жидкого воздуха, тем не менее расход энергии на 1 кг перерабатываемого воздуха при этом процессе незначительно отличается от такового в у1становках Линде с ам1м1иач1ным охлаждением. Это объясняется тем, что в установках Клода кроме тех потерь холода, которые имеются в аппаратах Линде, появляются еще значительные дополнительные, потери холода в детандере и потери на неполное использование работы расширяющегося в нем воздуха. Практически удельный расход энергии в процессе Ж. Клода примерно равен [c.68]
Независимо от способов получения жидкого хлора конденсация хлора осуществляется в кожухотрубчатых теплообменниках, а смесь жидкого хлора и несконденсировавшихся газов (хлор, водород, двуокись углерода и воздух), вытекающая из конденсаторов, разделяется в специальном сепараторе — абгазоотделителе. [c.214]
Вопросы подвода и отвода теплоты в химических аппаратах играют исключительно важную роль. Управление скоростью химических реакций, процессами разделения гомогенных смесей —выпариванием, перегонкой, ректификацией и др., как правило, осуществляется с помощью подвода или отвода теплоты. Для тепловых процессов в химической промышленности характерен- широкий диапазон температур и количеств передаваемой теплоты. Так, в процессе получения жидкого воздуха температуры снижаются до —180° С, а температура в печах для получения карбида кальция превышает -Ь2500° С. Такой широкий диапазон требует применения различных способов передачи теплоты и материалов, которые наилучшйм образом обеспечивают этот процесс. [c.108]
При втором и третьем способах получения дроби воздух или вода под давлением 4—6 ати направляются на струю жидкого чугуна. Полученная дробь должна быть высущена при 180—220°. [c.326]
Вследствие пх особенностей разделение их смеси химическим путём было, по крайней мере, практически невозможным. Для этого требовалось применить особый физический метод, например типа фракционной перегонки, позволяющей индивидуализировать составные части жидких смесей. Чтобы применить такой метод, следовало предварительно превратить газы в жидкость. Как только Линде и Гампсон открыли способ сжижения воздуха, Рамзай стал исследовать состав полученного жидкого воздуха он обратил внимание па состав жидкости, остающейся после испарения большей части ишдкого воздуха. Подвергая этот остаток фракционированию, Рамзай выделил газы криптон, неон и, наконец, ксенон. Когда неон был достаточно очищен, то оказалось, что это действительно был предсказанный Рамзаем ен1ё не открытый элемент . [c.69]
При этом способе получения азотоводородной смеси необходимое количество азота вводят вместе с воздухом на стадии конверсии метана или при очистке конвертированного газа от остатков СО методом промывки жидким азотом. [c.34]
Известны способы получения стирола окисде.нием -ахидбен.зола. В одном из них этилбензол окисляют воздухом. Реакция протекает в жидкой фазе в присутствии марганцевого катализатора. Полученная смесь ацетофенона и метилфенилкарбинола отделяется от непрореагировавшего углеводорода и побочных продуктов. Ацетохромо-железном катализаторе до метилфенилкарбинола. Последний после повторного удаления этилбензола, образующегося при восстановлении ацетофенона, дегидратируется над окисью алюминия в стирол [1]. [c.733]
Для промышленных целей кислород получают фракционной перегонкой жидкого воздуха. Нормальная температура кипения О, равна — 183 С, тогда как для N3, второго основного компонента атмосферы, она равна — 196°С. Кислород высокой степени чистоты получают путем электролиза воды. Хотя вода недорогое и распространенное сырье для такого процесса, высокая стоимость электрической энергии делает электролитический способ получения элементного кислорода довольно дорогим. При выборе промышленного способа получения всякого вещества экономические соображения играют очень важную роль. В отличие от этого при выборе способа получения небольших количеств какого-либо вещества в лабораторных условиях главную роль играют соображения удобства. Обычным лабораторным способом получения О2 является термическое разложение хлората калия КСЮ3 с добавлением в качестве катализатора МПО2 [c.302]
Технические способы получения азота из воздуха основаны на использовании физических или химических свойств отдельных составных частей воздуха например, температуры кипения жидкого азота (—195,8° С), кислорода (—183° С) и аргона (—185,8° С) или окислите.пьпых свойств кислорода. [c.513]
В промышленности кислород получают фракционной I 11 - псрегонкой жидкого воздуха (разд. 22.2.1). Хранят его в баллонах под давлением. Лабораторные способы получения кислорода приведены на рис. 21.1. [c.439]
Помимо получения парогазовых смесей сжиганием жидкого или газообразного топлива с впрыском воды в конце зоны сгорания существует и другой способ получения такого рабочего агента [12—15], получивший название метода Циммермана. Он заключается в окислении воздухом высокообводненных горючих (содержание горючих [c.79]
Пром. способы получения М. а. I) парофазное каталитич. окисление бензола воздухом над стационарным оксидным ванадиймолибденовым катализатором (ок. 50% мирового произ-ва в 1987), 2) парофазное окисление н-бутана над стационарным или псевдоожиженным оксидным ванадийфосфорным катализатором (ок. 40% мирового произ-ва). Этот метод экономически предпочтительней бензольного. В обоих способах М. а из реакц. газов выделяют в жидком и твердом состоянии и в виде малеиновой [c.641]
Различают неск. оси. способов получения клееных Н.м. Широко распространен метод пропитки холста жидкими связующими (дисперсиями и р-рами бутадиен-акрилоии-тркльного каучука, полистирола, поливиинлацетата, поливинилового спирта, акриловых сополимеров шш др.). Методы пропитки разнообразны холст погружают в ванну со связующим пена связующего подается в зазор двух валов, через к-рый непрерывно проходит холст связующее распыляется на пов-сть холста спец. устройствами наносится печатанием с помощью гравированных валов, шаблонов (аналогично нанесению рисунка на ткань). После пропитки полотно подвергают сушке и термообработке горячим воздухом или ИК излучением в спец. камерах или на каландрах. [c.222]
Стабилизаторами являются химические вещества, присутствующие в среде. Эти методы непосредственно связаны с возникновением новой фазы. Рост частиц происходит на существующих или вносимых в систему центрах или зародышах кристаллизации, например, пылинках, небольших добавках готового золя и др. При большом числе центров роста частиц получаются более высокодисперсные системы, чем при малом числе зародышей. Рогинский и Шальников разработали способ получения золей из так называемых молекулярных пучков путем совместного испарения в вакууме вещества А и инертной жидкости Б (рис. 4) пары смешиваются в объеме и конденсируются на поверхности С, охлаждаемой жидким воздухом. После удаления последнего золь оттаивает и стекает в сосуд О. Этим путем были получены многие труднодоступные золи. [c.21]
Способы получения N2 — промышленный ректифика ция жидкого воздуха При этом сначала улетучивается N2, поскольку жидких О2 и N2 соответственно равны -183 и -195,8 °С. [c.320]
chem21.info
Получение - жидкий воздух - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2
Получение - жидкий воздух
Cтраница 2
Принципиальная схема установки для получения жидкого воздуха показана на рис. П-2. Предварительно освобожденный от пыли, влаги и двуокиси углерода воздух сжимается компрессором Е до 20 - 25 МПа ( при одновременном охлаждении водой), проходит первый теплообменник А и затем разделяется на два потока. Большая часть направляется в детандер Д, представляющий собой поршневую машину, работающую за счет расширения воздуха. Последний, значительно охладившись в детандере, омывает оба теплообменника и, отдав свой холод текущему навстречу сжатому воздуху, покидает установку. Другой поток сжатого воздуха, охлажденный еще более во втором теплообменнике Б, направляется через вентиль В в расширительную камеру Г, после чего покидает установку вместе с воздухом из детандера. Вскоре наступает момент, когда в расширительной камере достигается температура сжижения воздуха, и он уже непрерывно получается в жидком состоянии. [16]
Так, в процессе получения жидкого воздуха температуры снижаются до - 180 С, а температура в печах для получения карбида кальция превышает 2500 С. Такой широкий диапазон требует применения различных способов передачи тепла и материалов, которые наилучшим образом обеспечивают этот процесс. [17]
Наименьший расход энергии при получении жидкого воздуха достигается при двукратном дросселировании и предварительном охлаждении с помощью аммиачной холодильной машины и составляет около 0 7 квт-ч на 1 кг. [19]
На рис. 6 показана схема получения жидкого воздуха. При снижении давления ( расширение воздуха) происходит его охлаждение. [21]
Высокопроизводительные отечественные установки глубокого холода с получением жидкого воздуха базируются на принципах цикла Капицы. [22]
Линде в 1895 г. построил установку для получения жидкого воздуха, в которой был использован дроссельный эффект и применен про-тивоточный теплообменник, а позже предложил использовать для разделения воздуха ректификацию и дал схему двухколонного воздухо-разделительного аппарата. [23]
Во всех промышленных воздухоразделительных установках различные методы получения жидкого воздуха сочетают с разделением его на кислород и азот и выделением в некоторых случаях инертных газов. [24]
В 1938 г. П. Л. Капицей был разработан метод получения жидкого воздуха при низком давлении - всего 5 - 6 ат. Основной особенностью этого метода является замена поршневых механизмов компрессора и детандера турбинными. [25]
В 1938 г. П. Л. Капицей был разработан метод получения жидкого воздуха при Низком давлении - - всего 5 - 6 ат. [26]
Это наилучшие характеристики среди циклов, работающих на получение жидкого воздуха. [27]
Установка глубокого охлаждения имеет своей задачей не только получение жидкого воздуха, но и разделение его на основные части - кислород и азот. В этом случае из разделительной колонны, в которой происходит разделение жидкого воздуха, уходят кислород и азот. [28]
На основе эффекта Джоуля-Томсона разработан ряд холодильных циклов получения жидкого воздуха в установках разделения воздуха. [29]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
Полученный жидкий воздух - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Полученный жидкий воздух
Cтраница 1
Полученный жидкий воздух ( точка 4) дросселируют до 100 кн / м2 ( 1 ат) и в виде флегмы ( точка 5) подают на верхнюю тарелку колонны. Таким об-разом, змеевик является как бы продолжением теплообменника, и необходимое тепло Q передается жидкости испарителя от воздуха, который в результате ожижается. Испаритель, следовательно, играет одновременно и роль конденсатора для флегмы. [1]
Полученный жидкий воздух разделяется на кислород и азот фракционированием, пользуясь тем, что азот кипит при 195 С, а кислород при 183 С. Через верх фракционирующей колонны отводится газообразный азот. [2]
Другая часть воздуха проходит через змеевик дополнительной колонны IX, также сжижается, и обе части полученного жидкого воздуха дросселируются в верхнюю часть колонны для промывки вовдуха, поступающего в колонну IV. Из колонны V небольшое количество жидкости поступает в дополнительную колонну IX, где снова подвергается испарению в нижней части колонны. [3]
Основная часть воздуха после теплообменника направляется в детандер Д ( турбодетандер), где расширяется до 1 5 ата с отдачей внешней работы и дополнительно охлаждается до - 185 - 187 С, частично переходя в жидкость. Полученный жидкий воздух сливается в резервуар С, откуда и выводится наружу. [5]
Полученный жидкий воздух подвергают ректификации. Температура кипения азота - 195 8 С, а кислорода - 183 С, поэтому азот отгоняется и уходит из верхней части колонны. Холодный азот нагревается в теплообменниках охлаждая поступающий на разделение воздух, и направляется к потребителям. Такой азот не содержит влаги, так как она вымораживается при охлаждении воздуха перед его разделением. [6]
При разделении воздуха часть процесса ожижения, протекающего в отделителе жидкости и дросселе ( показанная штриховой линией), осуществляется совместно с процессом ректификации. Сжатый воздух после теплообменника ( точка 3) поступает на дросселирование через змеевик, расположенный в испарителе ректификационной колонны. Полученный жидкий воздух ( точка 3) дросселируется до давления в колонне ( точка 4) и в качестве разделяемой смеси и флегмы подается на верхнюю тарелку колонны. Таким образом, змеевик служит как бы продолжением теплообменника. Тепло испарения 2и передается жидкости в нижней части колонны от воздуха, который за счет этого сжижается. Испаритель, следовательно, играет и роль конденсатора для флегмы. [8]
Для того чтобы выделить инертные газы из атмосферы в большем масштабе, используют установку Линде для получения жидкого воздуха ( стр. Та часть воздуха, которая не переходит в жидкое состояние, содержит гелий и неон, так как температуры кипения этих газов ниже температур кипения остальных инертных газов из воздуха, и поэтому они труднее переходят в жидкое состояние. Полученный жидкий воздух содержит аргон и более тяжелые инертные газы. Из этого концентрата оставшиеся кислород и небольшие количества азота удаляют химическим путем - реакцией с магнием, металлическим кальцием или смесью окиси кальция, магния и металлического натрия. Таким образом получают смесь аргона, криптона и ксенона, которая применяется для многих практических целей. [9]
В холодильном цикле низкого давления ( рис. 61) воздух сжимается в компрессоре / до давления 5J5jzrOj проходит после сжатия через теплообменник особого устройства ( регенератор) 2, где охлаждается до - 155 или - 160 воздухом, выходящим из установки. Из конденсатора 4 газообразная часть воздуха по трубе 9 поступает в теплообменник ( регенератор) 2, откуда выводится наружу. Полученный жидкий воздух стекает в сборник 5; через вентиль 7 его спускают в приемники. [11]
Жидкий воздух, необходимый для промывки, получается в холодильном цикле высокого давления, для которого предусмотрены компрессоры. Воздух в количестве 2000 м3 / ч, сжатый в компрессоре Р до 3 ати, разделяется на два потока, большая часть которого 1 600 - 1 800 м3 / ч направляется в регенераторы 11 и после охлаждения подвергается промывке в предварительной колонне 12, откуда поступает в конденсатор 8, ожижитель 13 и конденсатор 14, где происходит его сжижение. Полученный жидкий воздух используется в промывной колонне 4, ректификационной колонне 7 и предварительной колонне 12 для орошения. [12]
Атмосферный осушенный воздух представляет собой смесь, содержащую по объему кислорода 20 93 % и азота 78 03 %, остальное - аргон и другие инертные газы, углекислый газ и пр. Содержание водяных паров в воздухе может меняться в широких пределах в зависимости от температуры и степени насыщения. Для получения технически чистого кислорода воздух подвергают глубокому охлаждению и сжижают ( температура кипения жидкого воздуха при атмосферном давлении - 194 5 С. Полученный жидкий воздух подвергают дробной перегонке или ректификации в ректификационных колоннах. [13]
Вследствие их особенностей разделение их смеси химическим путем было, по крайней мере, практически невозможным. Чтобы применить такой метод, следовало предварительно превратить газы в жидкость. Как только Линде и Гампсон открыли способ сжижения воздуха, Рамзай стал исследовать состав полученного жидкого воздуха; он обратил внимание на состав жидкости, остающейся после испарения большей части жидкого воздуха. [14]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru
Жидкий воздух - основа для получения чистого кислорода
Так как все газы имеют несколько агрегатных состояний и могут быть сжижены, то воздух, состоящий из смеси газов, тоже может стать жидкостью. В основном жидкий воздух производят для выделения из него чистого кислорода, азота и аргона.
Немного истории
До 19 века ученые считали, что газ имеет лишь одно агрегатное состояние, но доводить воздух до жидкого состояния научились уже в начале прошлого века. Это делалось при помощи машины Линде, основными частями которой были компрессор (электродвигатель, снабженный насосом) и теплообменник, представленный в виде двух свернутых в спираль трубок, одна из которых проходила внутри другой. Третьим компонентом конструкции был термос, внутри него и собирался сжиженный газ. Детали машины покрывались теплоизоляционными материалами, чтобы предотвратить доступ к газу теплоты извне. Находящаяся вблизи горловины внутренняя трубка оканчивалась дросселем.
Работа газа
Технология получения сжиженного воздуха довольно проста. Сначала смесь газов очищают от пыли, частиц воды, а также от углекислого газа. Есть еще одна важная составляющая, без которой не получится произвести жидкий воздух, - давление. С помощью компрессора воздух сжимают до 200-250 атмосфер, одновременно охлаждая его водой. Далее воздух идет через первый теплообменник, после чего делится на два потока, больший из которых идет в детандер. Этим термином называют поршневую машину, которая работает за счет расширения газа. Она преобразовывает потенциальную энергию в механическую, и газ охлаждается, потому что совершает работу.
Далее воздух, омыв два теплообменника и тем самым охладив второй поток, идущий навстречу, выходит наружу и собирается в термосе.
Видео по теме
Турбодетандер
Несмотря на кажущуюся простоту, применение детандера невозможно в промышленных масштабах. Полученный путем дросселирования через тонкую трубку газ оказывается слишком дорог, получение его недостаточно эффективно и энергозатратно, а следовательно неприемлемо для промышленности. В начале прошлого века стоял вопрос об упрощении выплавки чугуна, и для этого было выдвинуто предложение делать поддув из воздуха с высоким содержанием кислорода. Таким образом возник вопрос и о промышленной добыче последнего.
Поршневой детандер быстро забивается водяным льдом, поэтому воздух нужно предварительно осушить, что делает процесс сложнее и дороже. Решить проблему помогла разработка турбодетандера, использующего вместо поршня турбину. Позднее турбодетандеры нашли применение в процессе получения и других газов.
Применение
Сам жидкий воздух как таковой нигде не используется, это промежуточный продукт в получении чистых газов.
Принцип выделения составляющих основан на разнице в кипении составных частей смеси: кислород закипает при —183°, а азот при —196°. Температура жидкого воздуха ниже двухсот градусов, и нагревая его, можно производить разделение.
Когда жидкий воздух начинает медленно испаряться, первым улетучивается азот, а после того, как его основная часть уже испарилась, при температуре —183° закипает кислород. Дело в том, что пока азот остается в смеси, она не может продолжить нагреваться, даже если использовать дополнительный подогрев, но как только большая часть азота улетучится, смесь быстро достигнет температуры кипения следующей части смеси, то есть кислорода.
Очищение
Однако таким путем невозможно получить чистые кислород и азот за одну операцию. Воздух в жидком состоянии на первой стадии перегонки содержит около 78 % азота и 21 % кислорода, однако чем дальше идет процесс и чем меньше азота остается в жидкости, тем больше вместе с ним будет испаряться и кислорода. Когда концентрация азота в жидкости падает до 50 %, содержание кислорода в парах увеличивается до 20 %. Поэтому испаренные газы вновь конденсируют и подвергают перегонке во второй раз. Чем больше было перегонок, тем чище будут полученные продукты.
В промышленности
Испарение и конденсация - это два противоположных процесса. При первом жидкость должна затратить тепло, а при втором - тепло будет выделяться. В случае если нет потери тепла, то теплота, выделяемая и потребляемая во время этих процессов, равна. Таким образом объем сконденсированного кислорода будет практически равен объему испаренного азота. Этот процесс называется ректификацией. Смесь двух газов, образованная вследствие испарения жидкого воздуха, снова пропускается через него, и некоторая часть кислорода переходит в конденсат, отдавая при этом тепло, за счет чего испаряется некоторая часть азота. Процесс повторяется множество раз.
Промышленное получение азота и кислорода происходит в так называемых ректификационных колоннах.
Интересные факты
При контакте с жидким кислородом многие материалы становятся хрупкими. К тому же жидкий кислород - очень мощный окислитель, поэтому, попав в него, органические вещества сгорают, выделяя много тепла. При пропитке жидким кислородом некоторые из этих веществ приобретают неконтролируемые взрывоопасные свойства. Такое поведение свойственно нефтепродуктам, к которым относится обычный асфальт.
Источник: fb.ruКомментарии
Идёт загрузка... Похожие материалы
Query failed: connection to localhost:9312 failed (errno=111, msg=Connection refused).
monateka.com
Получение - жидкий воздух - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4
Получение - жидкий воздух
Cтраница 4
На рис. XVI1 - 22 в виде графиков представлена сравнительная характеристика основных холодильных циклов при получении жидкого воздуха. По графикам может быть определена холодопроизводительность и расход энергии на получение 1 кг жидкого воздуха. [47]
Процесс сжижения газа, основанный на дроссельном эффекте, был впервые разработан и практически осуществлен для получения жидкого воздуха. [49]
Для того чтобы выделить инертные газы из атмосферы в большем масштабе, используют установку Линде для получения жидкого воздуха ( стр. Та часть воздуха, которая не переходит в жидкое состояние, содержит гелий и неон, так как температуры кипения этих газов ниже температур кипения остальных инертных газов из воздуха, и поэтому они труднее переходят в жидкое состояние. Полученный жидкий воздух содержит аргон и более тяжелые инертные газы. Из этого концентрата оставшиеся кислород и небольшие количества азота удаляют химическим путем - реакцией с магнием, металлическим кальцием или смесью окиси кальция, магния и металлического натрия. Таким образом получают смесь аргона, криптона и ксенона, которая применяется для многих практических целей. [50]
На рис. XVI1 - 22 в виде графиков представлена сравнительная харак - теристика основных холодильных циклов при получении жидкого воздуха. По графикам может быть определена холодопроизводительность и расход энергии на получение 1 кг жидкого воздуха. [52]
Процесс сжижения газов, основанный на применении эффекта Джоуля-Томсона, был впервые разработан и практически осуществлен для / получения жидкого воздуха. В аппаратах Линде для сжижения воз духа используется одно простое дросселирование без совершения внешней работы. В дальнейшем метод Линде был значительно усовершенствован, однако принципиальная основа его осталась та же. [53]
Цикл с двойным дросселированием, называемый также циклом с циркуляцией воздуха высокого давления, применяется в небольших установках для получения жидкого воздуха или жидкого кислорода, а также в качестве холодильного цикла в установках для разделения сложных газовых смесей, в частности в установках для разделения коксового газа. [54]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
