ارګون، یو هر اړخیز مګر نه لیدل کیدونکی عنصر، د ځمکې د اتموسفیر نږدې 0.93٪ جوړوي. پداسې حال کې چې دا په هوا کې دریم خورا بډایه ګاز دی چې موږ یې تنفس کوو ، د صنعتي ، طبي او ساینسي غوښتنلیکونو لپاره یې کارول پیچلي انجینرۍ ته اړتیا لري. د لوړ تودوخې ویلډینګ کې د محافظت آرکس څخه د سیمیکمډکټر تولید پرمهال د نازک سیلیکون ویفرونو ساتنې پورې ، د دې عالي ګاز غوښتنه خورا پراخه ده. په هرصورت، په خپل ګاز حالت کې د دې لیږد او ذخیره کول خورا غیر موثر دي. دا یو بنسټیز صنعتي پوښتنه راپورته کوي: د ارګون ګاز څنګه مایع کیږي د نړیوالو غوښتنو په اغیزمنه توګه پوره کول؟

ځواب په پیچلې پروسې کې دی چې د کریوجینک هوا جلا کولو په نوم پیژندل کیږي. دا د 2,000 کلمو هراړخیز لارښود به د ترموډینامیک اصولو ، میخانیکي انجینرۍ ، او کیمیاوي پاکولو مرحلو ته ژور فکر وکړي ترڅو د اتموسفیر هوا په خورا پاک ، کریوجینک مایع ارګون (LAR) بدل کړي.

1. د ارګون پوهه او د مایعاتو اړتیا

مخکې له دې چې د مایعاتو میکانیکونو ته لاړ شئ، دا مهمه ده چې پوه شي چې ارګون څه شی دی او ولې د مایع کولو پروسه په اقتصادي او عملي توګه اړینه ده.

ارګون (Ar) یو موناتومیک، کیمیاوي غیر فعال نوبل ګاز دی. دا بې رنګ، بې بوی، او غیر زهرجن دی. ځکه چې دا د نورو عناصرو سره حتی په سخته تودوخې کې عکس العمل نه کوي، دا د فلزاتو پروسو لپاره مثالی اتموسفیر ډال دی.

ولې مایع ارګون؟

د هر اتموسفیر ګاز د مایع کولو اصلي لامل د حجم کمول دي. کله چې د معیاري اتموسفیر په فشار کې له ګاز څخه کریوجنیک مایع ته بدل شي، آرګون د 1 څخه تر 840 پورې د پراخ پراخیدونکي تناسب څخه تیریږي. دا پدې مانا ده چې 840 لیټره ګازي ارګون کولی شي په یو لیټر کې کنډس شي. مایع ارګون. په حجم کې دا ډراماتیک کمښت د کرایوجینک ټانکر ټرکونو له لارې د لګښت اغیزمن بلک ټرانسپورټ او په صنعتي تاسیساتو کې د خلا موصل شوي ټانکونو کې مؤثره ذخیره کولو ته اجازه ورکوي.

د ارګون فزیکي ملکیتونه

د دې لپاره چې ګاز په مایع کې بدل کړي، انجنیران باید د دې ترموډینامیک ملکیتونو سره نږدې کار وکړي. لاندې د فزیک ډیټا مهم ټکي دي چې د مایعاتو پیرامیټرې حکم کوي.

2. بنسټیز ساینس: کریوجینک هوا جلا کول

ارګون جوړ یا ترکیب شوی نه دی؛ دا په مستقیم ډول زموږ په شاوخوا کې د هوا څخه کرل کیږي. د دې لاسته راوړلو لپاره پراخه ټیکنالوژي کارول کیږي cryogenic fractional distillation.

دا پروسه د کیمیا په اساسي اصولو تکیه کوي: مختلف عناصر په مختلفو تودوخې کې حالت (کنډنس یا جوش) بدلوي. د محیطي هوا په سړه کولو سره تر هغه چې دا مایع شي، او بیا ورو ورو د تودوخې درجه لوړه کړي، انجنیران کولی شي د هوا مخلوط د هغې د اساسی اجزاوو - نایتروجن، اکسیجن، او آرګون سره جلا کړي - لکه څنګه چې دوی یو له بل سره جوش کوي.

د ارګون د جلا کیدو ننګونه

د ارګون جلا کول د دې د جوش نقطې له امله خورا ستونزمن کار دی. د اتموسفیر د دریو اصلي اجزاوو جوش ټکي وګورئ:

3. ګام په ګام پروسه: هوا څنګه مایع ارګون کیږي

د محیطي هوا څخه کریوجینک مایع ارګون ته سفر د څو مرحلو هوایی جلا کولو واحد (ASU) لري. دلته د پروسې تفصيلي، ګام په ګام ماتول دي.

لومړی ګام: د هوا اخیستل، کمپریشن، او فلټریشن

پروسه د خامو موادو سره پیل کیږي: محیطي اتموسفیر هوا.
پراخه صنعتي مینه وال د څو مرحلو فلټر کورونو له لارې هوا راوباسي ترڅو ذرات ، دوړې او حشرات لرې کړي. یوځل چې فلټر شي ، هوا د څو مرحلو سینټرفیوګل کمپرسور ته ننوځي. هوا د شاوخوا 5 څخه تر 7 بار (70 څخه تر 100 psi) فشار ته فشار ورکول کیږي.

د ګاز فشارول په طبیعي ډول د پام وړ تودوخه تولیدوي (د کمپریشن تودوخه). د دې اداره کولو لپاره، انټرکولر د کمپریشن مرحلو په منځ کې ایښودل شوي. په دې مرحله کې د هوا سړه کول هم د محیطي هوا د رطوبت (د اوبو بخار) لویه برخه د کمیدو لامل کیږي، چې وروسته له مینځه وړل کیږي.

2 ګام: د مالیکولر سیوز له لارې پاکول

مخکې لدې چې هوا د کریوجنیک تودوخې تابع شي ، ټول هغه ناپاکتیاوې چې کولی شي کنګل شي او پایپ کول بند کړي باید په بشپړ ډول لرې شي. دا ناپاکۍ په عمده توګه عبارت دي له:

• د اوبو پاتې بخار (H2O)
• کاربن ډای اکسایډ (CO2)
• د هایدرو کاربنونو تعقیب

کمپریس شوی هوا د پری پاکولو واحد (PPU) له لارې تیریږي چې د الومینا او زیولیټ مالیکولر سیوز څخه جوړه وي. دا سیورونه د خورا انتخابي مایکروسکوپي سپنجونو په توګه عمل کوي، رطوبت او CO2 مالیکولونه جذبوي. که دا مرحله ناکامه شي، CO2 او وچ یخ به د نبات دننه ژور جوړ کړي، د تودوخې نازک تبادلې بندوي او د نبات بشپړ بندولو ته اړتیا لري.

3 ګام: خورا یخ کول او پراخول

وچه، پاکه، او فشار شوې هوا اوس "سړه بکس" ته ننوځي، یو ډیر موصل شوی جوړښت چې د کریوجینک تودوخې ایکسچینجرونه او د استخراج کالمونه لري.

د یخولو پروسه کاروي جول-تامسن اثر او میخانیکي پراختیا. راتلوونکې ګرمه هوا د تودوخې د اصلي تبادلې له لارې تیریږي، د تودوخې له ستنو څخه بیرته راګرځیدونکي خورا سړه اخراج ګازونو (نایتروجن او اکسیجن) ته مخالف جریان تیریږي. دا د راتلوونکي هوا تودوخې په ډراماتیک ډول راټیټوي.

د ریښتیني کریوجنیک تودوخې ترلاسه کولو لپاره (د -170 درجې سانتي ګراد لاندې) ، د فشار شوي هوا یوه برخه د ټربو توسیع کونکي له لارې تیریږي. لکه څنګه چې د لوړ فشار ګاز د توربین له لارې په چټکۍ سره پراخیږي، دا میخانیکي کار ترسره کوي، کوم چې د ګاز د تودوخې لوی کمښت مجبوروي. په هغه وخت کې چې هوا د تودوخې ایکسچینجر او توزیع کونکي څخه وځي، دا د حیرانتیا وړ سړې بخارۍ او مایع هوا مخلوط دی، د جلا کولو لپاره چمتو دی.

4 ګام: ابتدايي فرکشني کشول (HP او LP کالمونه)

د مایعاتو د پروسې زړه د دوه کالم ډیسټیلیشن سیسټم دی چې د لوړ فشار (HP) کالم څخه جوړ دی چې د ټیټ فشار (LP) کالم لاندې ناست دی.

1. د لوړ فشار کالم: د فرعي یخ شوي مایع / بخار هوا مخلوط د HP کالم لاندې ته ننوځي. لکه څنګه چې مایع لاندې ته راښکته کیږي او بخار د سوراخ شوي سیو ټریونو له لارې راپورته کیږي ، لومړی جلا کول پیښیږي. نایتروجن، د ټیټ تودوخې نقطې سره، د ګاز په توګه پورته پورته کیږي. د اکسیجن بډایه مایع (چې ډیری ارګون لري) په لاندې کې حوضونه.
2. د ټیټ فشار کالم: د اکسیجن بډایه مایع د HP کالم له ښکته څخه د هغې پورته د LP کالم ته غځول کیږي (پراخ شوی). د ټیټ فشار له امله، نور جلا کول واقع کیږي. خالص مایع اکسیجن د LP کالم په ښکته برخه کې تیریږي، پداسې حال کې چې خالص نایتروجن ګاز له پورتنۍ برخې څخه وځي.

5 ګام: د ارګون اړخ بازو کالم

ځکه چې د ارګون د جوش نقطه د اکسیجن او نایتروجن تر منځ موقعیت لري، دا د ټیټ فشار کالم په منځنۍ منځنۍ برخه کې تمرکز کوي. په خپل لوړ غلظت کې، د کالم په دې ځانګړي "بیلي" کې د ګاز مخلوط تقریبا له 10٪ څخه تر 12٪ پورې ارګون دی، پاتې یې اکسیجن او د نایتروجن یو کوچنی نښه ده.

د دې د استخراج لپاره، انجنیران دې ځانګړې برخې ته لاس اچوي او مخلوط په جلا، تړل شوي جوړښت کې راوباسي. د ارګون اړخ بازو کالم.
د دې په زړه پورې اوږد کالم کې دننه (اکثرا له 150 څخه ډیر تیوریکي ټریونه لري)، یو ثانوي تحلیل واقع کیږي. ځکه چې ارګون د اکسیجن په پرتله یو څه ډیر بې ثباته دی (په اسانۍ سره جوش کوي)، د ارګون بخار د غاړې کالم پورتنۍ برخې ته پورته کیږي، پداسې حال کې چې دروند مایع اکسیجن ښکته ښکته کیږي او اصلي LP کالم ته راستنیږي.

هغه څه چې د اړخ بازو کالم له پورتنۍ برخې څخه راپورته کیږي د "خام ارګون" په نوم پیژندل کیږي. پدې مرحله کې، دا په بریالیتوب سره مایع شوی مګر یوازې شاوخوا 98٪ خالص دی. دا لاهم نږدې 2٪ اکسیجن لري او د نایتروجن اندازه لري، کوم چې باید د صنعتي کارونې لپاره لیرې شي.

4. پاکول: د لوړ پاکوالي مایع ارګون ته د خامو موادو لوړول

د عصري غوښتنلیکونو لپاره، په ځانګړې توګه د سیمیکمډکټر او فضایي صنعتونو کې، ارګون باید "پنځه نو" خالص (99.999٪) وي. خام ارګون باید په کلکه پاک شي.

د "Deoxo" کتلیتیک پروسه

د پاتې 2٪ اکسیجن د لرې کولو لپاره، خام ارګون د کتلاټیک ریکټور ته لیږدول کیږي چې د Deoxo واحد په نوم پیژندل کیږي. دننه، خورا خالص هایدروجن ګاز د مایع جریان ته داخلیږي.
د پیلاډیم یا پلاټینیم کتلست په شتون کې، هایدروجن په کیمیاوي ډول د روګ اکسیجن مالیکولونو سره تعامل کوي ترڅو اوبه رامینځته کړي (2H)₂ + او₂ → 2H₂او). دا عکس العمل لږ مقدار تودوخه خپروي، په دقیقه توګه ارګون بیرته په ګاز بدلوي.

وروستنۍ وچول او استخراج

ګاز بیا د ثانوي مالیکولر سیند څخه تیریږي ترڅو د اوبو نوي جوړ شوي مالیکولونه لرې کړي. په پای کې، وچه، له اکسیجن څخه پاک ارګون ګاز په وروستي تحلیل کالم کې تغذیه کیږي - خالص ارګون کالم.

دلته، ارګون یو ځل بیا سړه کیږي تر هغه چې دا بیرته په مایع حالت کې کنډنډ شي. هر ډول پاتې شونی نایتروجن، چې د مایع ارګون په حرارت کې ګاز پاتې کیږي، د کالم له پورتنۍ برخې څخه لیږدول کیږي. په لاندینۍ برخه کې د محصول د راټولولو پایله خورا پاکه ده، الټرا-کولډ مایع ارګون (LAR)، د سوداګریز توزیع لپاره چمتو دی.

5. د مایع ارګون ذخیره او ترانسپورت

یوځل چې د ارګون ګاز څنګه مایع شوي پوښتنې ځواب شي ، بله ننګونه دا ده چې دا په دې حالت کې ساتل کیږي. په -185.8 ° C کې، د محیطي تودوخې سره هر ډول افشا کول به د مایع په تاوتریخوالی سره بیرته په ګاز کې جوش کړي - یوه پیښه چې د بویل آف ګاز (BOG) په نوم پیژندل کیږي.

د دې سره د مبارزې لپاره، مایع ارګون په خورا ځانګړي، ویکیوم انسول شوي کریوجینک ذخیره کولو ټانکونو کې پمپ کیږي. دا ټانکونه د ترموس فلاسک په څیر فعالیت کوي. په دوی کې د سټینلیس فولاد څخه جوړ شوي داخلي کڅوړه (کوم چې په کریوجینک تودوخې کې خراب نه کیږي) او یو بهرنی برتن چې د کاربن فولاد څخه جوړ شوی وي. د دوو رګونو تر مینځ ځای د انسولینګ پوډر (لکه پرلایټ) سره ډک شوی او نږدې کامل خلا ته پمپ کیږي ترڅو د تودوخې لیږدونکي او حرکتي لیږد له مینځه ویسي.

کله چې پای کاروونکو ته لیږدول کیږي، LAR په ځانګړو کریوجینک ټانکر لاریو کې لیږدول کیږي. د تولید فابریکې یا روغتون ته په رسیدو سره ، دا په سایټ کې د سټیشنري ویکیوم جاکټ شوي کښتۍ ته لیږدول کیږي. کله چې پیرودونکي د خپلو پروسو لپاره ګازي ارګون ته اړتیا ولري، مایع په ساده ډول د محیطي هوا بخارۍ له لارې لیږدول کیږي — د فین شوي المونیم ټیوبونو لړۍ چې د شاوخوا هوا څخه تودوخه جذبوي، په خوندي توګه مایع بیرته د لوړ فشار ګاز ته ګرموي.

6. پایله

د نه لیدونکي، محیطي هوا بدلون په خورا خالص، فرعي صفر مایع کې د عصري کیمیاوي انجینرۍ او ترموډینامیکونو حیرانتیا ده. د لوړ فشار کمپریشن، مالیکولر فلټریشن، د جول - تامسن توسیع، او خورا حساس جزوی تحلیل د سختو مرحلو له لارې، صنعتونه کولی شي په اغیزمنه توګه هغه ارګون راټول کړي چې زموږ سیارټ خالي کوي.

درک کول د ارګون ګاز مایعات د نړیوال اکمالاتو سلسلې اصلاح کولو لپاره حیاتي دي. لکه څنګه چې ټیکنالوژي پرمختګ کوي - په ځانګړي توګه د بریښنایی تولیداتو ، 3D فلزي چاپ کولو ، او فضا انجینرۍ کې - په خورا خالص ، مؤثره لیږدول شوي مایع ارګون باندې تکیه به یوازې وده ته دوام ورکړي ، د کریوجینک هوا جلا کول په عصري نړۍ کې یو له خورا مهم ، لاهم کم تعریف شوي ، صنعتي پروسې رامینځته کوي.

7. FAQs

Q1: ارګون په کومه درجه حرارت کې مایع کیږي؟

ارګون له ګاز څخه مایع ته د جوش په نقطه کې لیږدوي -185.8°C (-302.4°F) په معیاري اتموسفیر فشار کې. د ذخیره کولو او ترانسپورت لپاره په مایع حالت کې د ساتلو لپاره، دا باید د کریوجینک تودوخې یا لاندې د ځانګړو ویکیوم انسول شوي رګونو په کارولو سره وساتل شي ترڅو د چټک تودوخې او پراخیدو مخه ونیسي.

Q2: ولې ارګون د ګاز پر ځای د مایع په توګه لیږدول کیږي؟

اصلي لامل د حجم موثریت دی. کله چې ارګون په مایع کې یخ شي، دا د 1 څخه تر 840 پورې په تناسب کې کنډیږي. دا پدې مانا ده چې یو لیتر مایع ارګون د 840 لیټرو ارګون ګاز سره برابر دی. د مایع په توګه د دې لیږدولو عرضه کونکو ته اجازه ورکوي چې په یوه ټرک بار کې لوی، لوی مقدار وړاندې کړي، کوم چې د درنو، لوړ فشار ګاز سلنډرونو لیږدولو په پرتله خورا خورا ارزانه او لوژستیکي عملي دي.

Q3: ایا د مایع ارګون اداره کول خطرناک دي؟

هو، مایع ارګون د پام وړ صنعتي خطرونه وړاندې کوي په ابتدايي توګه د هغې د سختې یخنۍ او د اسفیکسینټ طبیعت له امله. د مایع ارګون یا غیر انسول شوي کریوجینک پایپ سره د پوټکي تماس کولی شي په فوري توګه د شدید یخ وهلو یا کریوجینک سوځیدنې لامل شي. سربیره پردې، ځکه چې دا په چټکۍ سره پراخیږي لکه څنګه چې ګرمیږي (د خپل حجم 840 ځله)، په تړل شوي ځای کې د مایع ارګون یو کوچنی لیک کولی شي په چټکۍ سره محیطی اکسیجن بې ځایه کړي، چې پرته له کوم خبرتیا پرته د نږدې پرسونل لپاره د ساه لنډۍ لوړ خطر المل کیږي، ځکه چې ګاز بې رنګ او بې بوی دی. مناسب هوا او شخصي محافظتي تجهیزات (PPE) په کلکه اړین دي.