Процесс создания жидкого кислорода

В сфере промышленных процессов криогенная перегонка выделяется как метод получения жидкого кислорода высокой чистоты. Этот сложный, но эффективный процесс использует экстремально низкие температуры для отделения кислорода от воздуха. Так производится жизненно важный ресурс для различных отраслей, включая аэрокосмическую, медицинскую и металлообрабатывающую. В этой статье будут описаны все тонкости криогенной дистилляции, ее принципы, области применения.

Криогенная дистилляция, также известная как фракционная перегонка, основана на разнице температур кипения различных компонентов, присутствующих в газовой смеси. Чтобы понять этот процесс, нужно понимать температуры кипения участвующих газов. Азот имеет температуру кипения -195,8°C (-320,4°F), тогда как кислород кипит при температуре -183°C (-297,4°F). Это несоответствие позволяет отделить кислород от воздуха путем фракционной перегонки.

Процесс начинается со сжатия и очистки воздуха от примесей, таких как влага, углекислый газ и загрязняющие вещества. Очищенный воздух поступает в основную криогенную ректификационную колонну, представляющую собой высокий цилиндрический сосуд с различными отсеками.

Криогенная дистилляционная колонна служит главным звеном процесса, используя градиенты температуры и давления для достижения разделения двух веществ. Колонна разделена на несколько отсеков, каждый из которых играет важную роль в процессе дистилляции.

В нижней части колонны воздух входит и подвергается теплообмену для охлаждения. Затем воздух поднимается, встречаясь с жидким азотом.

Разделители и отсеки улучшают контакт между жидкостями и газами, способствуя эффективной передаче тепла. Поднимающийся воздух в конечном итоге достигает той части колонны, где температура достаточно низка, чтобы кислород мог перейти в жидкое состояние, а азот остается в газообразном состоянии.

Криогенная дистилляционная колонна облегчает разделение кислорода и азота из-за их разных точек кипения. По мере подъема воздуха по колонне температура постепенно снижается. На определенной высоте температура падает ниже точки кипения кислорода, что приводит к его конденсации и переходу в жидкость.

Затем жидкий кислород собирается в нижней части колонны, а газообразный азот продолжает подниматься и выходит через верхнюю часть. Для получения жидкого кислорода высокой чистоты в процессе может потребоваться несколько последовательно или параллельно работающих колонн, что обеспечивает максимальную эффективность разделения веществ.

Производство жидкого кислорода с помощью криогенной перегонки открывает широкий спектр применений в различных отраслях промышленности. Одним из наиболее нуждающихся в этом ресурсе отраслей является медицина, где жидкий кислород служит важным ресурсом для респираторной терапии и хирургических процедур.

Жидкий кислород также играет ключевую роль в аэрокосмической промышленности, выступая в качестве окислителя в ракетных двигателях. Его повышенная эффективность сгорания в сочетании с высокой плотностью, достигаемой в жидкой форме, обеспечивает компактное хранение и высокую эффективность работы.

Кроме того, жидкий кислород находит применение в производстве металлов, обеспечивая точную резку и сварку различных материалов. Его высокая реакционная способность и способность поддерживать горение в контролируемой среде делают его незаменимым инструментом для промышленных процессов, требующих высокой температуры и точности.