Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

CZ.1.07/2.2.00/15.0324

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Výroba kyslíku a dusíku

Mgr. Jana Prášilová, prof. RNDr. Jiří Kameníček, CSc.

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.

Obsah prezentace

1.

2.

3.

4.

Vzduch – zdroj dusíku a kyslíku Zkapalňování vzduchu Rektifikace Jiné možnosti oddělování plynů

Vzduch – zdroj dusíku a kyslíku

Obsah vybraných plynů ve vzduchu vyjádřený v objemových procentech (hodnoty jsou zaokrouhleny)

Plyn

dusík kyslík argon oxid uhličitý ostatní plyny

Obj. %

78,00 21,00 0,93 0,03 0,03 Hodnoty v grafu jsou zaokrouhleny.

Zkapalňování vzduchu

Obecné vysvětlení zkapalňování lze demonstrovat na isotermickém fázovém diagramu.

Popis grafu:

T trojný bod (koexistence tří fází) K kritický bod A - plyn A 1 - plyn A 2 – kapalina t – teplota plynu A t k – kritická teplota t 1 – teplota plynu A 1 p 1 – tlak plynu A 1 p 2 – tlak rovnováha plyn/kapalina I. – sublimační křivka II. – křivka tání III. – křivka nasycených par

Zkapalňování vzduchu

Vzhledem k tomu, že vzduch je směs a každá složka má jinou kritickou teplotu (viz Tabulka), bylo třeba najít optimální postup pro zkapalnění a oddělení kyslíku a dusíku.

Složka dusík kyslík argon oxid uhličitý Kritická teplota ( ° C)

- 147 - 119 - 86 + 31

Teplota varu ( ° C) při normálním tlaku

- 196 - 183 - 186 - 78

Zkapalňování vzduchu

• • • 1/ Úprava vzduchu odstranění prachových částic odstranění CO 2 odstranění vodní páry • • • 2/ Lindeho způsob zkapalňování stlačení vzduchu kompresorem ochlazení v chladiči expanze plynu přes škrtící (expanzní) ventil

Rektifikace

• oddělení jednotlivých složek kapalného vzduchu • frakční destilace - rozdělení složek na základě jejich rozdílné teploty varu • dvě spojené dělící kolony Dolní – vysokotlaká kolona tlak teplota ve spodní části teplota ve vrchní části kolony 0,5 MPa -175 °C -179 °C Horní – atmosférická kolona tlak teplota ve spodní části teplota ve vrchní části kolony 0,1 MPa -183 °C -196 °C

Rektifikace

EXPANZNÍ VENTIL

vzduch (l) N 2 (g) teplota °C -196 tlak MPa 0,1 var směsi (l) bohaté na O 2 O 2 (l) -183 -179 O 2 N 2 N 2 O 2 var směsi (l) -175 0,5

• •

Jiné možnosti oddělování plynů

adsorpce plynu na molekulových sítech např. metoda PSA (

P

ressure

S

wing

A

dsorption) = adsorpce s pohupujícím se tlakem WICHTERLE, K.: Chemická technologie. Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, 2010.

Konec

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.