Sadržaj
- Kako djeluje razdvajanje plinova frakcijskom destilacijom
- Frakcijska destilacija tekućeg zraka
- Druge vrste jedinica za odvajanje zraka
Zrak u Zemljinoj atmosferi sastoji se od dušika (78 posto), kisika (21 posto), argona (0,93 posto), ugljičnog dioksida (0,038 posto) i ostalih plinova u tragovima, uključujući vodenu paru i druge plemenite plinove. Znanstvenici mogu izvući tragove iz zraka pomoću filtera ili hlađenjem zraka. Na primjer, ugljični dioksid pretvara se u krutu tvar pri −79 ° C (−110 ° F). Da bi odvojili uzorak zraka na njegove primarne komponente - dušik i kisik - oni moraju znatno više ohladiti zrak, i to na -200 ° C (-328 ° F), što je gotovo jednako hladno kao i površina Plutona. Proces je poznat kao frakcijska destilacija tekućeg zraka ili kriogena destilacija. Zahtijeva jedinicu za odvajanje zraka koja nije za razliku od uobičajene destilacijske cijevi koja se koristi za pročišćavanje vode.
Kako djeluje razdvajanje plinova frakcijskom destilacijom
Svaki plin ima karakterističnu tačku ključanja, definiranu kao temperaturu na kojoj se pretvara iz tekućine u plin. Ako imate nasumični uzorak plinova, možete ih odvojiti postupnim hlađenjem uzorka dok se svaki komponentni plin ne likvidira. Tekući spoj pada na dno sabirne posude. Nakon što je sva tekućina povučena, hlađenje se nastavlja sve dok temperatura ne padne do točke ključanja sljedećeg spoja i ne upije se. Neki spojevi, poput ugljičnog dioksida, nikada se ne likvidiraju. Umjesto toga, pretvaraju se izravno u krute tvari koje je lakše pronaći nego tekućine.
Frakcijska destilacija tekućeg zraka
Jedinica za odvajanje zraka često se naziva generator kisika ili dušika, jer je njegova svrha izvlačenje jednog ili oba ova elementa iz zraka. U procesu destilacije zrak se najprije propušta kroz filter koji apsorbira svu vodenu paru. Tada započinje proces hlađenja. Uključuje upotrebu turbina i visokoenergetskih rashladnih sustava. Ugljični dioksid i ostali plinovi u tragovima talože se kada temperatura dosegne svaku njihovu točku sublimacije ili vrelišta. Sublimacija opisuje promjenu stanja izravno iz krute tvari u plin.
Kad temperatura dosegne -200 ° C, likvidirana smjesa se kroz cijev dovodi u posudu koja je na dnu malo toplija (−185 ° C) nego na vrhu (−190 ° C). Kisik se ukapljuje na –183 ° C, pa iz bačve teče kroz cijev na dnu. Dušik se, međutim, pretvara u plin jer je njegova vrelište -196 ° C. Izlazi kroz cijev spojenu na vrh tikvice.
Druge vrste jedinica za odvajanje zraka
Odvajanje plinova frakcijskom destilacijom nije jedini način za stvaranje kisika ili dušika iz zraka. Generator membrana koristi sustav polupropusnih membrana šupljih vlakana koji omogućuju prolazak manjih molekula u uzorku komprimiranog zraka, dok blokiraju veće. Ova vrsta sustava može stvarati dušik čistoće između 95 i 99,5 posto. U drugoj vrsti ekstrakcije, komprimirani zrak se pod pritiskom pomiče kroz sito ugljika, koje zadržava kisik i uklanja ga iz zraka. Preostali dušik može imati čistoću između 95 i 99,9995 posto.