Dünya atmosferindeki hava azot (yüzde 78), oksijen (yüzde 21), argondan (0.93) oluşur. yüzde), karbondioksit (yüzde 0.038) ve su buharı ve diğer asil gazlar dahil diğer eser gazlar gazlar. Bilim adamları, filtreler kullanarak veya havayı soğutarak eser gazları havadan çıkarabilirler. Örneğin, karbondioksit -79 °C'de ( -110 °F) katı hale dönüşür. Bir hava örneğini ana bileşenlerine (azot ve oksijen) ayırmak için soğumaları gerekir. hava, neredeyse dünyanın yüzeyi kadar soğuk olan −200 °C'ye (−328 °F) kadar önemli ölçüde daha fazla Plüton. İşlem, sıvı havanın fraksiyonel damıtılması veya kriyojenik damıtma olarak bilinir. Suyu arıtmak için kullanılan geleneksel damıtma tüpünden farklı olmayan bir hava ayırma ünitesi gerektirir.
Gazların Kesirli Damıtma ile Ayrılması Nasıl Çalışır?
Her gazın, sıvıdan gaza dönüştüğü sıcaklık olarak tanımlanan karakteristik bir kaynama noktası vardır. Rastgele bir gaz örneğiniz varsa, her bileşen gazı sıvılaşana kadar numuneyi kademeli olarak soğutarak bunları ayırabilirsiniz. Sıvılaştırılmış bileşik, bir toplama kabının dibine düşer. Sıvının tamamı alındıktan sonra, sıcaklık bir sonraki bileşiğin kaynama noktasına düşene ve sıvılaşana kadar soğutma devam eder. Karbondioksit gibi bazı bileşikler asla sıvılaşmaz. Bunun yerine, sıvılardan daha kolay elde edilen katılara doğrudan dönüşürler.
Sıvı Havanın Kısmi Damıtma
Bir hava ayırma ünitesine genellikle oksijen veya nitrojen jeneratörü denir, çünkü amacı bu elementlerden birini veya her ikisini havadan çıkarmaktır. Damıtma işleminde hava önce tüm su buharını emen bir filtreden geçirilir. Ardından soğutma işlemi başlar. Türbinlerin ve yüksek enerjili soğutma sistemlerinin kullanımını içerir. Karbondioksit ve diğer eser gazlar, sıcaklık süblimleşme veya kaynama noktalarının her birine ulaştığında çöker. Süblimleşme, katı halden gaza doğrudan geçişi ifade eder.
Sıcaklık −200 °C'ye ulaştığında, sıvılaştırılmış karışım bir tüp vasıtasıyla altta (−185 °C) üstten (−190 °C) biraz daha sıcak olan bir kaba beslenir. Oksijen -183 °C'de sıvılaşır, bu nedenle alttaki bir tüp vasıtasıyla şişeden dışarı akar. Ancak azot, kaynama noktası -196 °C olduğu için tekrar gaza dönüşür. Şişenin üst kısmına bağlı bir borudan dışarı akar.
Diğer Hava Ayırma Ünitesi Tipleri
Gazların fraksiyonel damıtma ile ayrılması, havadan oksijen veya nitrojen üretmenin tek yolu değildir. Bir membran jeneratörü, bir sıkıştırılmış hava örneğindeki daha küçük moleküllerin daha büyük olanları bloke ederken geçmesine izin veren yarı geçirgen, içi boş fiber membranlardan oluşan bir sistem kullanır. Bu tür bir sistem, yüzde 95 ile yüzde 99,5 arasında bir saflıkta nitrojen üretebilir. Başka bir ekstraksiyon yöntemi türünde, sıkıştırılmış hava, oksijeni tutan ve havadan uzaklaştıran bir karbon moleküler elek boyunca basınç altında döndürülür. Kalan nitrojen yüzde 95 ile 99.9995 arasında bir saflığa sahip olabilir.