NộI Dung
- Cách tách khí bằng cách chưng cất phân đoạn hoạt động
- Chưng cất phân đoạn của không khí lỏng
- Các loại khác của đơn vị tách không khí
Không khí trong khí quyển Trái đất bao gồm nitơ (78 phần trăm), oxy (21 phần trăm), argon (0,93 phần trăm), carbon dioxide (0,038 phần trăm) và các loại khí khác, bao gồm hơi nước và các loại khí cao quý khác. Các nhà khoa học có thể trích xuất khí vi lượng từ không khí bằng cách sử dụng các bộ lọc hoặc làm mát không khí. Ví dụ, carbon dioxide biến thành chất rắn ở −79 ° C (−110 ° F). Để tách một mẫu không khí thành các thành phần chính của nó - nitơ và oxy - chúng phải làm mát không khí nhiều hơn đáng kể, xuống tới −200 ° C (−328 ° F), gần như lạnh như bề mặt của Sao Diêm Vương. Quá trình này được gọi là chưng cất phân đoạn của không khí lỏng hoặc chưng cất đông lạnh. Nó đòi hỏi một bộ phận tách không khí không giống như ống chưng cất thông thường được sử dụng để lọc nước.
Cách tách khí bằng cách chưng cất phân đoạn hoạt động
Mỗi khí có một điểm sôi đặc trưng, được định nghĩa là nhiệt độ mà nó biến đổi từ chất lỏng thành chất khí. Nếu bạn có một mẫu khí ngẫu nhiên, bạn có thể tách chúng bằng cách làm lạnh dần mẫu cho đến khi mỗi khí thành phần hóa lỏng. Các hợp chất hóa lỏng rơi xuống đáy của một bộ sưu tập. Sau khi tất cả chất lỏng được lấy ra, làm mát tiếp tục cho đến khi nhiệt độ giảm đến điểm sôi của hợp chất tiếp theo và nó hóa lỏng. Một số hợp chất, chẳng hạn như carbon dioxide, không bao giờ hóa lỏng. Thay vào đó, chúng biến trực tiếp thành chất rắn, dễ lấy hơn chất lỏng.
Chưng cất phân đoạn của không khí lỏng
Một đơn vị tách không khí thường được gọi là máy tạo oxy hoặc nitơ, vì mục đích của nó là trích xuất một hoặc cả hai nguyên tố này từ không khí. Trong quá trình chưng cất, không khí trước tiên được đưa qua bộ lọc hấp thụ tất cả hơi nước. Sau đó quá trình làm mát bắt đầu. Nó liên quan đến việc sử dụng tua-bin và hệ thống làm lạnh năng lượng cao. Carbon dioxide và các loại khí vi lượng khác lắng xuống khi nhiệt độ đạt đến từng điểm thăng hoa hoặc sôi. Thăng hoa mô tả sự thay đổi trạng thái trực tiếp từ chất rắn sang chất khí.
Khi nhiệt độ đạt −200 ° C, hỗn hợp hóa lỏng được đưa qua một ống vào một bình hơi ấm hơn ở đáy (−185 ° C) so với ở trên cùng (90190 ° C). Oxy hóa lỏng ở −183 ° C, do đó nó chảy ra khỏi bình qua một ống ở phía dưới. Tuy nhiên, nitơ biến thành khí, vì nhiệt độ sôi của nó là −196 ° C. Nó chảy ra qua một ống nối với đỉnh của bình.
Các loại khác của đơn vị tách không khí
Tách khí bằng cách chưng cất phân đoạn không phải là cách duy nhất để tạo ra oxy hoặc nitơ từ không khí. Một bộ tạo màng sử dụng một hệ thống các màng sợi rỗng bán kết hợp cho phép các phân tử nhỏ hơn trong một mẫu khí nén đi qua trong khi chặn các hạt lớn hơn. Loại hệ thống này có thể tạo ra nitơ với độ tinh khiết từ 95 đến 99,5%. Trong một loại phương pháp chiết khác, khí nén được tuần hoàn dưới áp suất thông qua một rây phân tử carbon giữ lại oxy và loại bỏ nó khỏi không khí. Nitơ còn lại có thể có độ tinh khiết từ 95 đến 99.995 phần trăm.