地球の大気中の空気は、窒素（78％）、酸素（21％）、アルゴン（0.93）で構成されています。 パーセント）、二酸化炭素（0.038パーセント）およびその他の微量ガス（水蒸気およびその他の貴族を含む） ガス。 科学者は、フィルターを使用するか、空気を冷却することにより、空気から微量ガスを抽出できます。 たとえば、二酸化炭素は-79°C（-110°F）で固体に変わります。 空気のサンプルをその主要な成分である窒素と酸素に分離するには、それらを冷却する必要があります 空気は大幅に増加し、-200°C（-328°F）まで下がります。これは、 冥王星。 このプロセスは、液体空気の分別蒸留または極低温蒸留として知られています。 浄水に使用される従来の蒸留管と変わらない空気分離装置が必要です。
分別蒸留によるガスの分離はどのように機能するか
各ガスには、液体からガスに変化する温度として定義される特徴的な沸点があります。 ガスのサンプルがランダムにある場合は、各成分ガスが液化するまでサンプルを徐々に冷却することで、ガスを分離できます。 液化した化合物は収集容器の底に落ちます。 すべての液体が回収された後、温度が次の化合物の沸点に下がり、液化するまで冷却が続けられます。 二酸化炭素などの一部の化合物は、決して液化しません。 代わりに、それらは直接固体に変わり、液体よりも回収が容易です。
液体空気の分別蒸留
空気分離装置は、その目的が空気からこれらの元素の一方または両方を抽出することであるため、酸素または窒素発生器と呼ばれることがよくあります。 蒸留プロセスでは、空気は最初にすべての水蒸気を吸収するフィルターを通過します。 次に、冷却プロセスが始まります。 これには、タービンと高エネルギー冷凍システムの使用が含まれます。 二酸化炭素やその他の微量ガスは、温度が昇華点または沸点に達すると沈殿します。 昇華は、固体から気体への直接の状態変化を表します。
温度が-200°Cに達すると、液化した混合物はチューブを介して、上部（-190°C）よりも下部（-185°C）の方がわずかに暖かい容器に供給されます。 酸素は-183°Cで液化するため、底部のチューブを通ってフラスコから流出します。 ただし、窒素は沸点が-196°Cであるため、ガスに戻ります。 フラスコの上部に接続されたチューブから流出します。
他のタイプの空気分離装置
分別蒸留によるガスの分離は、空気から酸素または窒素を生成する唯一の方法ではありません。 メンブレンジェネレーターは、半透性の中空糸膜のシステムを使用しており、圧縮空気のサンプル内の小さな分子を通過させながら、大きな分子をブロックします。 このタイプのシステムは、95〜99.5パーセントの純度で窒素を生成できます。 別のタイプの抽出方法では、圧縮空気は、酸素を保持して空気から除去するカーボンモレキュラーシーブを介して圧力下で循環されます。 残った窒素の純度は95〜99.9995パーセントです。