Argon, hêmanek li her derê lê nayê dîtin, bi qasî 0,93% ji atmosfera Cîhanê pêk tîne. Digel ku ew sêyemîn gaza herî zêde ye di hewayê de ku em hilm dikin, karanîna wê ji bo sepanên pîşesaziyê, bijîjkî û zanistî pêdivî bi endezyariya tevlihev heye. Ji parastina kevanan di welding-germahiya bilind de heya parastina pêlên siliconê yên nazik di dema çêkirina nîvconductor de, daxwaziya vê gaza hêja pir mezin e. Lêbelê, veguhestin û hilanîna wê di rewşa wê ya gazê de pir bêkêmasî ye. Ev pirsek pîşesazî ya bingehîn derdixe holê: gaza argon çawa şil dibe da ku daxwazên gerdûnî bi bandor pêk bînin?

Bersiv di pêvajoyek sofîstîke de ye ku wekî veqetandina hewaya krîogenîk tê zanîn. Ev rêbernameya berfireh a ji 2,000 peyvan dê di prensîbên termodnamîk, endezyariya mekanîkî, û gavên paqijkirina kîmyewî yên ku ji bo veguheztina hewaya atmosferê di nav argona şilavê ya pir paqijkirî (LAR) de hewce ne kûr bike.

1. Têgihîştina Argon û Pêdiviya Liquefaction

Berî ku hûn di mekanîzmaya şilbûnê de bigerin, girîng e ku meriv fêm bike ka argon çi ye û çima pêvajoya şilbûnê ji hêla aborî û pratîkî ve pêdivî ye.

Argon (Ar) gazek esîl a yekatomî ye, ji aliyê kîmyayî ve bêhêz e. Bê reng, bê bîhn û ne jehrî ye. Ji ber ku ew di germahiyên giran de jî bi hêmanên din re reaksiyonê nake, ew ji bo pêvajoyên metalurjîk mertalê atmosferê ya îdeal e.

Çima Liquefy Argon?

Sedema bingehîn a şilkirina her gaza atmosferê kêmkirina qebareyê ye. Gava ku ji gazek di zexta atmosferê ya standard de vediguhere şilekek kryojenîk, argon di nav rêjeyek mezin a berfirehbûnê de ji 1 heta 840 derbas dibe. argon şil. Vê kêmkirina berbiçav a qebareyê rê dide veguheztina girseyî ya biha-bandor bi navgîniya kamyonên tanker ên krîogenîk û hilanîna bikêrhatî di tankên îzolekirî yên valahiya li saziyên pîşesaziyê de.

Taybetmendiyên Fîzîkî yên Argon

Ji bo manîpulekirina gazê di şilekê de, pêdivî ye ku endezyar bi taybetmendiyên wê yên termodinamîk ji nêz ve bixebitin. Li jêr xalên daneya laşî yên krîtîk hene ku pîvanên şilbûnê destnîşan dikin.

2. Zanistiya Bingehîn: Veqetandina Hewayê ya Cryogenic

Argon nayê çêkirin an sentezkirin; rasterast ji hewaya derdora me tê berhevkirin. Teknolojiya giştî ya ku ji bo bidestxistina vê tê bikar anîn ev e distilasyona fraksîyonî ya krîogenîk.

Ev pêvajo xwe dispêre prensîbek bingehîn a kîmyayê: hêmanên cihêreng di germahiyên cihê de rewşa diguhezin (diqelişin an dihelin). Bi sarkirina hewaya hawîrdorê heya ku ew bibe şilek, û dûv re hêdî hêdî germahiya wê bilind bikin, endezyar dikarin tevliheviya hewayê di nav pêkhateyên wê yên bingehîn-nîtrojen, oksîjen û argon- veqetînin ku ew yek bi yek diqelihin.

Pirsgirêka Veqetandina Argon

Veqetandina argon ji ber xala xwe ya kelandinê pir dijwar e. Li nuqteyên kelandinê yên sê hêmanên sereke yên atmosferê binêrin:

3. Pêvajoya gav-bi-gav: Çawa hewa dibe Argona Liquid

Rêwîtiya ji hewaya hawîrdorê berbi argona şilavê ya krîogenîk yekîneyek Veqetandina Hewayê ya pir-qonaxa (ASU) vedihewîne. Li vir veqetandina berfireh, gav-bi-gav a pêvajoyê ye.

Gav 1: Vegirtina hewayê, Tevlihevkirin, û Parzûnkirin

Pêvajo bi madeya xav dest pê dike: hewaya atmosferê ya hawîrdorê.
Temaşevanên mezin ên pîşesazî hewayê di nav xaniyên fîlterê yên pir-qonaxê de dikişînin da ku parzûn, toz û kêzikan rakin. Gava ku were fîltrekirin, hewa dikeve nav kompresorek centrifûgal a pir-qonaxa. Hewa bi zextek bi qasî 5 heta 7 bar (70 heta 100 psi) tê pêçandin.

Temkirina gazê bi awayekî xwezayî germek girîng çêdike (germaya kompresyonê). Ji bo birêvebirina vê, intercoolers di navbera qonaxên kompresyonê de têne danîn. Di vê qonaxê de sarbûna hewayê di heman demê de dibe sedem ku beşek mezin ji şilahiya atmosfera hawîrdorê (buhara avê) biqelişe, ku dûv re tê rijandin.

Gav 2: Paqijkirin bi riya Sieves Molecular

Berî ku hewa bikeve bin germahiyên krîogenîk, divê hemî nepaqijiyên ku dikarin bicemidînin û boriyê asteng bikin bi tevahî werin rakirin. Van nepakiyan di serî de ev in:

• Vapora Avê ya Bermayî (H2O)
• Karbondîoksît (CO2)
• Şopa Hîdrokarbonan

Hewaya pêçandî di nav yekîneyek pêşîn-paqijkirinê (PPU) de ku ji nivînên alumina û zêrên molekular ên zeolîtê pêk tê, derbas dibe. Van siftan wekî spongên mîkroskopî yên pir bijartî tevdigerin, molekulên şil û CO2-ê vedigirin. Ger ev gav bi ser nekeve, CO2 û qeşa zuwa dê di hundurê nebatê de kûr çêbibin, guhezkerên germê yên nazik xitimînin û pêdivî bi girtina nebatek bi tevahî heye.

Gav 3: Kêmkirin û Berfirehkirina Extreme

Hewa hişk, paqijkirî û pêçandî naha dikeve "qutiya sar", avahiyek bi giranî îzolekirî ku veguhezerên germê yên kryojenîk û stûnên distilasyonê vedihewîne.

Pêvajoya sarkirinê bi kar tîne Bandora Joule-Thomson û berfirehkirina mekanîkî. Hewaya germ a ku tê, di veguhezkarek germê ya sereke re derbas dibe, berbi-herêka berbi gazên eksozê yên pir sar (nîtrojen û oksîjen) ku ji stûnên distilasyonê vedigerin diherike. Bi vî rengî germahiya hewayê ya ku tê dadikeve.

Ji bo bidestxistina germahiyên krîogenîk ên rastîn (li jêr -170 ° C), beşek ji hewaya pêçandî di nav turbo-berfirehkirinê de tê rêve kirin. Gava ku gaza tansiyona bilind bi turbînekê bi lez berfireh dibe, ew karê mekanîkî pêk tîne, ku di germahiya gazê de daketinek mezin çêdike. Wexta ku hewa ji veguhezkar û firehkerê germahiyê derdikeve, ew tevliheviyek ji buhara pir sar û hewaya şil e, ji bo veqetandinê amade ye.

Gav 4: Distîlkirina Parçeyî ya Seretayî (Stûnên HP û LP)

Dilê pêvajoya şilbûnê pergala distilasyonê ya du-stûnî ye, ku ji stûnek Zexta Bilind (HP) pêk tê ku li binê stûnek Kêm-Person (LP) rûniştiye.

1. Stûna Zexta Bilind: Têkeliya hewayê ya şil/buharê ya bin-sarkirî dikeve binê stûna HP. Gava ku şilek ber bi binî ve diherike û buhar di nav tepsiyên sîr ên pêçandî de bilind dibe, veqetîna yekem pêk tê. Nîtrojen, bi nuqteya kelandinê ya herî nizm, wek gazê bilind dibe. Li binî şileka dewlemend a oksîjenê (piraniya argon tê de heye).
2. Stûna Zexta Kêm: Şîva dewlemend a oksîjenê ya ji binê stûna HP-ê di stûna LP ya jorîn de tê rijandin (berfirehkirin). Ji ber zexta kêmtir, veqetînek din pêk tê. Oksîjena şil a paqij li binê stûna LP-ê dihewîne, dema ku gaza nîtrojena paqij ji jor derdikeve.

Gav 5: Stûna Argon Side-Arm

Ji ber ku xala kelandinê ya argon di navbera oksîjen û nîtrojenê de rûdine, ew di beşa jêrîn-navîn a stûna Kêm-Pressyon de kom dibe. Di lûtkeya xwe de, tevliheviya gazê di vê "zik"a stûnê ya taybetî de bi qasî 10% heya 12% argon e, ya mayî oksîjen û şopek piçûk a nîtrojenê ye.

Ji bo derxistina wê, endezyar di vê beşa taybetî de dixin û tevliheviyê dixin nav avahiyek veqetandî, pêvekirî ku jê re tê gotin Stûna Argon Side-Arm.
Di hundurê vê stûna bêkêmasî ya dirêj de (pir caran zêdetirî 150 tepsiyên teorîk tê de hene), distilasyonek duyemîn pêk tê. Ji ber ku argon ji oksîjenê piçek hûrtir e (hêsantir dikelîne), buhara argûnê ber bi jora stûna kêlekê ve bilind dibe, dema ku oksîjena şil a giran dikeve jêr û vedigere stûna sereke ya LP.

Tiştê ku ji serê stûna milê milê derdikeve, wekî "argona xav" tê zanîn. Di vê qonaxê de, ew bi serfirazî şil dibe lê tenê ji% 98 paqij e. Ew hîn jî bi qasî 2% oksîjenê û mîqdarên nîtrojenê heye, ku divê ji bo karanîna pîşesaziyê were rakirin.

4. Paqijkirin: Nûvekirina xav berbi Argona Hêvî ya Paqijiya Bilind

Ji bo serîlêdanên nûjen, nemaze di pîşesaziyên nîvconductor û hewayê de, divê argon "pênc neh" paqij be (% 99,999). Pêdivî ye ku argona xav di paqijkirina hişk de derbas bibe.

Pêvajoya Katalîtîk "Deoxo".

Ji bo rakirina 2% oksîjena mayî, argona xav ber bi reaktorek katalîtîk ve tê şandin ku wekî yekîneya Deoxo tê zanîn. Di hundurê de, gaza hîdrojenê ya pir paqij di nav herika şilê de tê derzî kirin.
Di bin hebûna katalîzatorek palladyum an platînumê de, hîdrojen bi molekulên oksîjenê yên nebaş re reaksiyonê dike û avê çê dike (2H₂ + O₂ → 2H₂O). Ev reaksîyon germiyek piçûk berdide, argûn di demek kurt de vedigere gazê.

Drying û Distillation Dawî

Dûv re gaz di nav parzûnek molekularî ya duyemîn re derbas dibe da ku molekulên avê yên ku nû hatine çêkirin ji holê rakin. Di dawiyê de, hişk, gaza argon a bê oksîjen di stûna distilasyonê ya dawîn de tê xwarin - stûna argonê ya paqij.

Li vir, argon carek din tê sar kirin heya ku ew vegere rewşek şil. Nîtrojena mayî ya ku di germahiya argon a şil de gaz dimîne, ji serê stûnê tê derxistin. Berhema ku li jêr tê berhev kirin pir paqijkirî ye, Argona Hêvî ya ultra-sar (LAR), ji bo belavkirina bazirganî amade ye.

5. Storage û Veguheztina Argon Liquid

Gava ku pirsa ka gaza argon çawa şilbûyî tê bersivandin, kêşeya din ew e ku wê di wê rewşê de bimîne. Di -185,8°C de, her rûdana germa hawîrdorê dê bibe sedem ku şilav bi tundî vegere gazek - diyardeyek ku bi navê Boil-Off Gas (BOG) tê zanîn.

Ji bo şerkirina vê yekê, argûna şil di nav tankên hilanîna krîogenîk ên pir pispor, îzolekirî yên valahiyê de tê pomp kirin. Van tankan dişibihe flaskek termosê. Ew ji keştiyek hundurîn a ji pola zengarnegir (ku di germahiyên kryojenîk de şikestî nabin) û keştiyek derveyî ku ji pola karbonê hatî çêkirin pêk tê. Cihê di navbera her du keştiyan de bi tozek îzolekirinê (mîna perlît) tê dagirtin û ber bi valahiya nêzê bêkêmasî ve tê pompe kirin da ku veguheztina germa konvektîv û guhêrbar ji holê rabike.

Dema ku ji bikarhênerên dawîn re têne veguheztin, LAR di kamyonên tankerê yên krîogenîk ên pispor de tê hilgirtin. Piştî gihîştina kargehek çêkirinê an nexweşxaneyek, ew li cîhê cîhê li keştiyek valahiya xêzkirî tê veguheztin. Gava ku xerîdar ji bo pêvajoyên xwe hewceyê argona gazê ye, şilav bi tenê di nav vaporîzatorek hewaya hawîrdorê de tê rêve kirin - rêzek lûleyên aluminiumê yên pêçandî ku germa hewaya derdorê vedihewîne, bi ewlehî şilê vedigere nav gazek tansiyona bilind.

6. Encam

Veguheztina hewaya nedîtbar, ya hawîrdorê li şilekek ultra-paqij, di binê sifirê de ecêbek endezyariya kîmyewî û termodînamîka nûjen e. Bi qonaxên hişk ên tansiyona bilind, fîltasyona molekulî, berfirehbûna Joule-Thomson, û distilasyona perçekî ya pir hesas, pîşesazî dikarin bi rengekî bikêrhatî argona ku gerstêrka me dixemilîne berhev bikin.

Lihevhat şilbûna gaza argon ji bo xweşbînkirina zincîreyên peydakirina gerdûnî girîng e. Her ku teknolojiyên pêşde diçin - nemaze di hilberîna elektronîkî de, çapkirina metal a 3D, û endezyariya fezayê - pêbaweriya bi argona şil a pir paqij û bi bandor veguhestî dê tenê mezin bibe, ku veqetandina hewaya krîogenîk di cîhana nûjen de dike yek ji pêvajoyên pîşesaziyê yên herî krîtîk, lê di heman demê de kêm têne nirxandin.

7. Pirs û Pirs

Q1: Argon çi germahî dibe şilek?

Argon di xala kelandinê de ji gazê derbasî şilekê dibe -185,8°C (-302,4°F) di zexta atmosferê ya standard de. Ji bo ku ew ji bo hilanîn û veguheztinê di rewşek şil de bimîne, pêdivî ye ku ew li ser vê germahiya kryojenîk an li jêr bi karanîna keştiyên taybetî yên îzolekirî yên valahiyê were girtin da ku pêşî li kelandin û berfirehbûna bilez bigire.

Q2: Çima argon ji bilî gazê wekî şilek tê veguheztin?

Sedema bingehîn karbidestiya volumê ye. Dema ku argon di şilekê de tê sarkirin, ew bi rêjeya 1 heta 840 diqelişe. Ev tê wê wateyê ku di lîtreyek argona şil de 840 lître gaza argon heye. Veguheztina wê wekî şilek rê dide dabînkeran ku di yek bargiraniyek bargiraniyê de mîqdarên girseyî, qerebalix radest bikin, ku ji veguheztina cylinderên gazê yên giran û tansiyona bilind pir bihatir û ji hêla lojîstîkî ve pratîktir e.

Q3: Ma hilanîna argonê şil xeternak e?

Erê, argona şil di serî de ji ber sermaya xwe ya giran û xwezaya wê wekî asfîksant xetereyên pîşesaziyê yên girîng peyda dike. Têkiliya çermê bi argona şil an boriyên krîogenîk ên bê îzolekirî dikare tavilê bibe sedema qeşa giran an şewatên kryojenîk. Wekî din, ji ber ku her ku germ dibe zû berfireh dibe (840 carî qebareya xwe), rijandinek piçûk a argon a şil li cîhek dorpêçkirî dikare zû oksîjena hawîrdorê biguhezîne, û bibe sedema xeterek mezin a asfîksasyonê ji bo personelên nêzîk bêyî ku hişyariyek hebe, ji ber ku gaz bê reng û bêhn e. Germbûna rast û alavên parastinê yên kesane (PPE) bi hişkî hewce ne.