Air Liquide: как азот и кислород се извличат от въздуха

Air Liquide е най-старата френска компания, създадена през 1902 година. Неин основател е Джордж Клод, бизнесмен и предприемач, получил неофициалната титла „Френски Едисон“. Той притежава много изобретения, сред които, например, неонови знаци. Въпреки това може би основното му постижение трябва да се счита за развитието на технология за втечняване на въздух, последвано от отделянето му на съставни газове. Оттогава технологията се развива и усъвършенства и днес Air Liquide работи по целия свят, включително и в Русия. Едно от инсталациите за разделяне на въздуха е създадено в близост до град Кстово, област Нижни Новгород. Компанията заема малка територия и основно обслужва близката химическа промишленост. По-специално, азотът се използва за продухване на обеми, където могат да се натрупат експлозивни смеси. Продукцията снабдява клиента с кислород, азот и аргон в течни и газообразни форми.

Как работи 1. Охлаждане на въздуха и производство на чист азот. Входящият въздух се компресира до налягане от около 6, 7 бара. Водата и CO2 се отстраняват от въздуха, за да не се замразят в топлообменника. Въздухът преминава през топлообменника и навлиза в долната част на колоната със средно налягане при температура -173 градуса. Определено количество течен азот от основния кондензатор-изпарител се спуска надолу по колоната. Този противоположен поток кара кондензацията на кислорода и аргона, отделяйки се от парата нагоре. В резултат на това течност, съдържаща главно кислород, се натрупва в дъното на колоната с високо налягане, откъдето тя навлиза в колоната с ниско налягане. Резултат: При налягане от 6 бара се получава чист азот. Другата част се кондензира в основния кондензатор-изпарител. 2. Течност, богата на кислород, се охлажда чрез намаляване на налягането. Той се подава в средната част на колоната с ниско налягане и тече надолу, след което влиза в основния кондензатор-изпарител. Тук кипи, така че азотът и аргонът (най-леките компоненти), както и известно количество кислород, започват да се покачват. Слизането, за да се срещне със студения течен азот, води до кондензиране на възходящия поток кислород и той тече към дъното на колоната под формата на течност. Аргонът натрупва някъде една трета от пътя нагоре, като същевременно има 10% чистота. Ако производството изисква чист аргон, той се изпомпва в друга, специална колона. Студеният неизползван азот се връща в атмосферата чрез топлообменник. Резултат: чистият кислород се произвежда при температура от -179 градуса и налягане 1, 6 бара. 3. Цикличният процес за икономично използване на енергия. Цикълът започва наново - това е основното изобретение на Жорж Клод. Газообразният азот напуска колоната със средно налягане и преминава през разширител, където налягането спада от 6 до 1 bar. В резултат на това температурата пада и входящият въздух се охлажда в топлообменника до -173 градуса преди да влезе в колоната със средно налягане. Основният изпарител е маркиран с "*". Изпарителят има двоен ефект: 1. Газовият азот влиза в този топлообменник при температура от -177 градуса. Тъй като азотът е малко "по-топъл" от течния кислород в колона с ниско налягане (-179 градуса), той принуждава по-леките фракции да кипят, пречиствайки кислорода. 2. При температура от -179 градуса течният кислород на дъното на колоната с ниско налягане втечнява азота при налягане от 6, 7 бара, тъй като при налягане температурата на кипене на азота става много по-висока. Освен това течният азот се разделя на два потока и се подава към горната част на колоната с ниско налягане и колоната със средно налягане.

Производственият процес се основава на основните принципи на физиката. Въздухът се поема от атмосферата, инжектира се в агрегата с помощта на компресори, в резултат на което налягането му се увеличава, пречиства се чрез адсорбент от водна пара и въглероден диоксид и се охлажда в топлообменника чрез изпаряване на течен азот.

Процесът на отделяне на газ от гледна точка на технологията е обичайна дестилация, тоест разделяне на течна смес на фракции, всяка от които има своя собствена точка на кипене. С увеличаване на налягането температурата на кипене се увеличава, с намаляващото налягане намалява.

Статията „Тайната на производството на газ“ е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 6, юни 2015 г.).

Препоръчано

Как бързо да надуете матрак без помпа
2019
Може ли мотоциклетният шлем да спре куршум?
2019
Нов рекорд за пи: 31,4 трилиона десетични знака
2019