آرگن، هڪ هر هنڌ موجود پر پوشيده عنصر، ڌرتيء جي ماحول جو تقريبا 0.93٪ ٺاهي ٿو. جڏهن ته اها هوا ۾ ٽيون سڀ کان وڌيڪ گهڻائي گيس آهي جنهن کي اسان سانس ڪريون ٿا، ان کي صنعتي، طبي ۽ سائنسي ايپليڪيشنن لاء استعمال ڪرڻ لاء پيچيده انجنيئرنگ جي ضرورت آهي. سيمي ڪنڊڪٽر جي پيداوار دوران نازڪ سلڪون ويفرز کي بچائڻ لاءِ اعليٰ درجه حرارت واري ويلڊنگ ۾ آرڪس کي بچائڻ کان وٺي ، هن عظيم گئس جي گهرج تمام گهڻي آهي. بهرحال، ان جي گيس واري حالت ۾ ٽرانسپورٽ ۽ اسٽوريج انتهائي غير موثر آهي. هي هڪ بنيادي صنعتي سوال پيدا ڪري ٿو: آرگن گيس کي ڪيئن مائع ڪيو ويو آهي عالمي مطالبن کي موثر طريقي سان ملڻ لاءِ؟

جواب هڪ نفيس عمل ۾ آهي جنهن کي cryogenic air separation طور سڃاتو وڃي ٿو. هي 2,000 لفظن تي مشتمل جامع گائيڊ thermodynamic اصولن، ميڪيڪل انجنيئرنگ، ۽ ڪيميائي صاف ڪرڻ جي قدمن جي باري ۾ تفصيلي ڄاڻ ڏيندو، جيڪو ماحول جي هوا کي انتهائي صاف، ڪرائيوجنڪ مائع آرگن (LAR) ۾ تبديل ڪرڻ جي ضرورت آهي.

1. ارگون کي سمجھڻ ۽ مائع ڪرڻ جي ضرورت

ليڪفيڪشن جي ميخانيات ۾ گهمڻ کان اڳ، اهو سمجهڻ ضروري آهي ته آرگون ڇا آهي ۽ ڇو مائع ڪرڻ وارو عمل اقتصادي ۽ عملي طور تي ضروري آهي.

Argon (Ar) هڪ monatomic، ڪيميائي طور تي غير فعال عظيم گيس آهي. اهو بي رنگ، بي بو ۽ غير زهر آهي. ڇاڪاڻ ته اهو انتهائي گرمي پد تي به ٻين عناصر سان رد عمل نٿو ڪري، اهو ميٽيلرجيڪل عملن لاءِ مثالي فضائي ڍال آهي.

ڇو Liquefy Argon؟

ڪنهن به فضائي گيس کي مائع ڪرڻ جو بنيادي سبب حجم جي گھٽتائي آهي. جڏهن معياري فضائي دٻاءَ تي گيس مان بدلجي ڪريوجنڪ مائع ۾، آرگن کي 1 کان 840 جي وڏي توسيع واري تناسب مان گذري ٿو. ان جو مطلب آهي ته 840 ليٽر گيس واري آرگن کي هڪ ليٽر ۾ ڳري سگهجي ٿو. مائع آرگن. حجم ۾ هي ڊرامائي گهٽتائي ڪرائيوجنڪ ٽينڪر ٽرڪ ذريعي قيمتي موثر بلڪ ٽرانسپورٽ جي اجازت ڏئي ٿي ۽ صنعتي سهولتن تي ويڪيوم انسوليڊ ٽينڪ ۾ موثر اسٽوريج.

Argon جي جسماني ملڪيت

گيس کي مائع ۾ تبديل ڪرڻ لاءِ، انجنيئرن کي لازمي طور تي ان جي thermodynamic خاصيتن سان ڪم ڪرڻ گهرجي. هيٺيون نازڪ جسماني ڊيٽا پوائنٽون آهن جيڪي ليڪفيڪشن پيٽرولر کي ترتيب ڏين ٿيون.

2. بنيادي سائنس: Cryogenic Air Separation

Argon تيار يا synthesized نه آهي؛ اهو سڌو سنئون اسان جي چوڌاري هوا مان حاصل ڪيو ويندو آهي. هن کي حاصل ڪرڻ لاء استعمال ٿيندڙ وڏي ٽيڪنالاجي آهي cryogenic fractional distillation.

اهو عمل ڪيميا جي بنيادي اصول تي دارومدار رکي ٿو: مختلف عنصر مختلف درجه حرارت تي حالت (ڪنڊنس يا ابل) تبديل ڪندا آهن. محيطي هوا کي ٿڌي ڪرڻ سان جيستائين اهو مائع بڻجي وڃي، ۽ پوءِ آهستي آهستي ان جو گرمي پد وڌائي، انجنيئرز هوا جي مرکب کي ان جي بنيادي حصن يعني نائٽروجن، آڪسيجن ۽ آرگن ۾ الڳ ڪري سگهن ٿا- جيئن اهي هڪ هڪ ڪري اُبلندا آهن.

Argon علحدگيء جو چيلنج

آرگن کي الڳ ڪرڻ ان جي ابلڻ واري نقطي جي ڪري بدنام طور تي ڏکيو آهي. ٽن مکيه فضائي اجزاء جا ابلندڙ نقطا ڏسو:

3. مرحلا-جي-قدم وارو عمل: ڪيئن هوا مائع ارگون بڻجي ٿي

محيطي هوا کان ڪرائيوجنڪ مائع آرگن تائين سفر ۾ هڪ ملٽي اسٽيج ايئر سيپريشن يونٽ (ASU) شامل آهي. هتي تفصيلي آهي، عمل جي قدم قدم جي ڀڃڪڙي.

قدم 1: ايئر انٽيڪ، کمپريشن، ۽ فلٽريشن

اهو عمل خام مال سان شروع ٿئي ٿو: محيطي فضائي هوا.
وڏا صنعتي مداح ملٽي اسٽيج فلٽر هائوسز ذريعي هوا ڪڍندا آهن ته جيئن ذرات، مٽي ۽ حشرات کي هٽائي. هڪ دفعو فلٽر ٿيڻ بعد، هوا هڪ گھڻن اسٽيج سينٽرفيوگل ڪمپريسر ۾ داخل ٿئي ٿي. هوا تقريبن 5 کان 7 بار (70 کان 100 پي ايس آئي) جي دٻاء تي دٻايو ويندو آهي.

گئس کي دٻائڻ قدرتي طور تي اهم گرمي پيدا ڪري ٿو (کمپريشن جي گرمي). هن کي منظم ڪرڻ لاء، انٽرڪولر کي کمپريشن مرحلن جي وچ ۾ رکيل آهن. هن مرحلي تي هوا کي ٿڌي ڪرڻ سان ماحولي ماحول جي نمي (پاڻيءَ جي بخار) جو هڪ وڏو حصو به گھٽجي ٿو، جيڪو بعد ۾ ختم ٿي وڃي ٿو.

مرحلا 2: ماليڪيولر سيز ذريعي صفائي

ان کان اڳ جو هوا کي cryogenic گرمي پد جي تابع ڪري سگهجي، سڀئي نشان لڳل نجاست جيڪي منجمد ڪري سگھن ٿيون ۽ پائپنگ کي بلاڪ ڪري سگھن ٿيون، مڪمل طور تي هٽايو وڃي. اهي نجاست بنيادي طور تي شامل آهن:

• بقايا پاڻي وانپ (H2O)
• ڪاربن ڊاءِ آڪسائيڊ (CO2)
• هائيڊرو ڪاربن جو پتو لڳايو

دٻيل هوا کي پري صاف ڪرڻ واري يونٽ (PPU) ذريعي گذريو ويندو آهي جنهن ۾ ايلومينا ۽ زيولائٽ ماليڪيولر سيوز جا بيڊ شامل هوندا آهن. اهي sieves انتهائي چونڊيل خوردبيني اسپنج جي طور تي ڪم ڪن ٿا، نمي ۽ CO2 ماليڪيول کي جذب ڪن ٿا. جيڪڏهن اهو قدم ناڪام ٿئي ٿو، CO2 ۽ خشڪ برف ٻوٽي جي اندر اندر گهيرو بڻجي ويندي، نازڪ گرمي ايڪسچينجرز کي بند ڪري ڇڏيندو ۽ پلانٽ کي مڪمل بند ڪرڻ جي ضرورت هوندي.

قدم 3: انتهائي کولنگ ۽ توسيع

سڪي، صاف، ۽ دٻايل هوا هاڻي ”ٿڌي خاني“ ۾ داخل ٿئي ٿي، هڪ تمام گهڻي موصلي واري ڍانچي، جنهن ۾ ڪرائيوجنڪ هيٽ ايڪسچينجرز ۽ ڊسٽليشن ڪالمن شامل آهن.

ٿڌي عمل کي استعمال ڪري ٿو جول-ٿامسن جو اثر ۽ مشيني توسيع. ايندڙ گرم هوا هڪ مکيه هيٽ ايڪسچينجر مان لنگهي ٿي، جيڪو ٿلهي ٿڌن گئسن (نائيٽروجن ۽ آڪسيجن) ڏانهن وهندو آهي، جيڪو ڊسٽليشن ڪالمن مان موٽندو آهي. اهو ايندڙ هوا جي درجه حرارت کي ڊرامي طور تي گھٽائي ٿو.

صحيح ڪرائيوجنڪ گرمي پد حاصل ڪرڻ لاءِ (هيٺ -170 ° سي)، کمپريس ٿيل هوا جو هڪ حصو ٽربو-expander ذريعي ڪيو ويندو آهي. جيئن تيز پريشر گيس ٽربائن ذريعي تيزيءَ سان پکڙجي ٿي، تيئن اهو مشيني ڪم سرانجام ڏئي ٿو، جنهن ڪري گئس جي گرمي پد ۾ وڏي گهٽتائي اچي ٿي. جنهن وقت هوا گرمي ايڪسچينجر ۽ ايڪسپينڈر مان نڪرندي آهي، اهو ناقابل يقين حد تائين ٿڌي بخار ۽ مائع هوا جو مرکب هوندو آهي، جيڪو الڳ ٿيڻ لاءِ تيار هوندو آهي.

قدم 4: پرائمري فرڪشنل ڊسٽليشن (HP ۽ LP ڪالمن)

مائع ڪرڻ واري عمل جو دل ڊبل-ڪالمن ڊسٽليشن سسٽم آهي، جنهن ۾ هڪ هاء پريشر (HP) ڪالمن شامل آهي جيڪو گهٽ-پريشر (LP) ڪالمن جي هيٺان ويٺو آهي.

1. هاء پريشر ڪالمن: ذيلي ٿڌي مائع / وانپ ايئر مرکب HP ڪالمن جي تري ۾ داخل ٿئي ٿو. جيئن ته مائع تري ۾ پوي ٿو ۽ وانپ سوراخ ٿيل چانورن جي ٽري ذريعي اڀري ٿي، پهرين جدائي ٿئي ٿي. نائيٽروجن، گھٽ ۾ گھٽ ابلڻ واري نقطي سان، گيس جي طور تي مٿين طرف وڌي ٿو. آڪسيجن سان مالا مال مائع (جنهن ۾ اڪثر آرگن شامل آهن) تري ۾ تلاءُ.
2. گھٽ پريشر ڪالم: HP ڪالمن جي تري مان آڪسيجن سان مالا مال مائع ان جي مٿان LP ڪالمن ۾ اڇلايو ويندو آهي (وڌايو ويندو آهي). هيٺين دٻاء جي ڪري، وڌيڪ علحدگي ٿئي ٿي. خالص مائع آڪسيجن جو تلاءُ ايل پي ڪالمن جي بلڪل ھيٺان آھي، جڏھن ته خالص نائٽروجن گيس مٿي کان نڪرندي آھي.

قدم 5: آرگن سائڊ-آرم ڪالمن

ڇاڪاڻ ته آرگن جو ٽهڪندڙ نقطو آڪسيجن ۽ نائٽروجن جي وچ ۾ آهي، اهو گهٽ-پريشر ڪالمن جي هيٺين وچين حصي ۾ متمرکز آهي. ان جي چوٽي ڪنسنٽريشن تي، ڪالمن جي هن مخصوص ”بيلي“ ۾ گئس جو مرکب لڳ ڀڳ 10% کان 12% آرگن هوندو آهي، باقي آڪسيجن ۽ نائٽروجن جو هڪ ننڍڙو نشان هوندو آهي.

ان کي ڪڍڻ لاءِ، انجنيئر هن مخصوص حصي ۾ ٽيپ ڪن ٿا ۽ مرکب کي هڪ الڳ، جڙيل ڍانچي ۾ ڪڍن ٿا. آرگن سائڊ-آرم ڪالمن.
هن ناقابل يقين حد تائين ڊگهي ڪالمن جي اندر (اڪثر ڪري 150 کان وڌيڪ نظرياتي ٽري شامل آهن)، هڪ ثانوي آلودگي ٿئي ٿي. ڇاڪاڻ ته آرگن آڪسيجن جي ڀيٽ ۾ ٿورڙو وڌيڪ غير مستحڪم آهي (آسان ابل)، آرگن وانپ پاسي واري ڪالمن جي چوٽي تي وڌي ٿو، جڏهن ته ڳري مائع آڪسيجن هيٺان اچي ٿو ۽ مکيه LP ڪالمن ڏانهن واپس اچي ٿو.

پاسي واري ڪالمن جي چوٽيءَ مان ڇا نڪرندو آهي، ان کي ”خام آرگن“ چيو ويندو آهي. هن مرحلي تي، اهو ڪاميابيء سان مائع ڪيو ويو آهي پر صرف 98٪ خالص آهي. اهو اڃا تائين لڳ ڀڳ 2٪ آڪسيجن تي مشتمل آهي ۽ نائيٽروجن جي مقدار کي نشانو بڻائيندو آهي، جيڪو صنعتي استعمال لاء هٽايو وڃي.

4. صاف ڪرڻ: خام کي اعلي-پاڪ ڪرڻ واري مائع آرگن کي اپڊيٽ ڪرڻ

جديد ايپليڪيشنن لاء، خاص طور تي سيمي ڪنڊڪٽر ۽ ايرو اسپيس صنعتن ۾، آرگن "پنج نون" خالص هجڻ گهرجي (99.999٪). خام آرگن کي سخت صاف ڪرڻ گهرجي.

"Deoxo" Catalytic عمل

باقي 2٪ آڪسيجن کي هٽائڻ لاء، خام آرگن کي هڪ ڪيٽيليٽڪ ريڪٽر ڏانهن روانو ڪيو ويو آهي جيڪو ڊيوڪس يونٽ جي نالي سان مشهور آهي. اندر، انتهائي خالص هائڊروجن گيس کي مائع وهڪرو ۾ داخل ڪيو ويندو آهي.
پيليڊيم يا پلاٽينم ڪيٽالسٽ جي موجودگيءَ هيٺ، هائيڊروجن ڪيميائي طور تي روگ آڪسيجن ماليڪيولز سان رد عمل ڪري پاڻي ٺاهي ٿي (2H₂ +او₂ → 2 ايڇ₂او). اهو ردعمل ٿوري مقدار ۾ گرمي جاري ڪري ٿو، لمحي طور تي آرگن کي واپس گئس ۾ تبديل ڪري ٿو.

آخري سڪل ۽ آلودگي

ان کان پوءِ گئس کي ثانوي ماليڪيولر ڇني مان گذريو وڃي ٿو ته جيئن نئين ٺهيل پاڻي جي ماليڪيولز کي ختم ڪري سگهجي. آخرڪار، سڪي، آڪسيجن کان پاڪ argon گئس هڪ آخري آستين واري ڪالمن ۾ ڀريو ويندو آهي - خالص آرگن ڪالم.

هتي، آرگن کي هڪ ڀيرو وڌيڪ ٿڌو ڪيو ويندو آهي جيستائين اهو هڪ مائع حالت ۾ واپس اچي ٿو. ڪو به بقايا نشان نائٽروجن، جيڪو مائع آرگن جي گرمي پد تي گيس جي صورت ۾ رهي ٿو، ڪالمن جي چوٽيءَ کان ٻاهر ڪڍيو ويندو آهي. نتيجي ۾ پراڊڪٽ پولنگ جي تري ۾ انتهائي پاڪ، الٽرا ڪولڊ مائع آرگن (LAR)، تجارتي ورڇ لاءِ تيار آهي.

5. مائع آرگن جي اسٽوريج ۽ ٽرانسپورٽ

هڪ دفعو سوال جو جواب ڏنو ويو آهي ته ڪيئن ارگون گيس مائع ڪيو ويو آهي، ايندڙ چئلينج ان کي انهي حالت ۾ رکڻ آهي. -185.8 ° C تي، ماحول جي گرميءَ جي ڪنهن به نمائش سبب مائع کي پرتشدد طور تي واپس گئس ۾ ابلڻ جو سبب بڻائيندو - هڪ رجحان جنهن کي بوائل آف گيس (BOG) طور سڃاتو وڃي ٿو.

هن کي منهن ڏيڻ لاء، مائع آرگن کي پمپ ڪيو ويندو آهي انتهائي خاص، ويڪيوم-موصل ڪرائيوجنڪ اسٽوريج ٽينڪ ۾. اهي ٽينڪ ٿرموس فلاسڪ وانگر ڪم ڪن ٿا. انهن ۾ اسٽينلیس اسٽيل جو ٺهيل هڪ اندروني برتن (جيڪو ڪرائيوجنڪ گرمي پد تي ٿلهو نه ٿيندو آهي) ۽ هڪ ٻاهرئين برتن ڪاربن اسٽيل مان ٺهيل هوندو آهي. ٻن جهازن جي وچ واري جاءِ کي موصلي پاؤڊر سان ڀريو ويندو آهي (جهڙوڪ پرلائيٽ) ۽ پمپ ڪيو ويندو آهي هڪ ويجهڙائي واري ويڪيوم ڏانهن ته جيئن ڪنويڪٽو ۽ هلڪي گرمي جي منتقلي کي ختم ڪري سگهجي.

جڏهن آخري استعمال ڪندڙن ڏانهن منتقل ڪيو ويندو آهي، LAR خاص ڪريوجنڪ ٽينڪر ٽرڪ ۾ ورتو ويندو آهي. هڪ پيداواري پلانٽ يا اسپتال ۾ پهچڻ تي، ان کي سائيٽ تي اسٽيشنري ويڪيوم-جيڪٽ ٿيل برتن ۾ منتقل ڪيو ويندو آهي. جڏهن گراهڪ کي انهن جي عملن لاءِ گيس واري آرگن جي ضرورت هوندي آهي، ته مائع کي صرف هڪ محيطي ايئر ويپورائزر جي ذريعي منتقل ڪيو ويندو آهي- فني ٿيل ايلومينيم ٽيوب جو هڪ سلسلو جيڪو ڀرپاسي جي هوا مان گرمي جذب ڪري ٿو، محفوظ طور تي مائع کي واپس تيز دٻاء واري گيس ۾ گرم ڪري ٿو.

6. نتيجو

پوشيده، محيطي هوا جو هڪ الٽرا خالص، ذيلي صفر مائع ۾ تبديل ٿيڻ جديد ڪيميائي انجنيئرنگ ۽ thermodynamics جو هڪ معجزو آهي. تيز پريشر ڪمپريشن، ماليڪيولر فلٽريشن، جولي ٿامسن جي توسيع، ۽ انتهائي حساس فرڪشنل ڊسٽليشن جي سخت مرحلن ذريعي، صنعتون موثر طريقي سان آرگن کي حاصل ڪري سگھن ٿيون جيڪي اسان جي ڌرتي کي خالي ڪري ڇڏيندا آهن.

سمجھڻ argon گئس liquefaction عالمي سپلائي زنجيرن کي بهتر ڪرڻ لاءِ اهم آهي. جيئن ٽيڪنالاجيون ترقي ڪن ٿيون- خاص طور تي اليڪٽرانڪس جي پيداوار، 3D ميٽل پرنٽنگ، ۽ ايرو اسپيس انجنيئرنگ ۾- انتهائي خالص، موثر طور تي منتقل ٿيل مائع آرگن تي انحصار صرف وڌندو رهندو، جديد دنيا ۾ cryogenic هوائي علحدگيءَ کي سڀ کان وڌيڪ نازڪ، اڃا گهٽ قدر، صنعتي عملن مان هڪ بڻائيندو.

7. سوالن جا جواب

Q1: آرگن ڪهڙي درجه حرارت تي مائع بڻجي ٿو؟

ارگون هڪ گئس کان مائع ڏانهن منتقل ٿئي ٿو -185.8°C (-302.4°F) معياري هوا جي دٻاء تي. اسٽوريج ۽ ٽرانسپورٽ لاءِ ان کي مائع حالت ۾ برقرار رکڻ لاءِ، ان کي لازمي طور تي خاص ويڪيوم-موصل ٿيل جهازن کي استعمال ڪندي هن ڪرائيوجنڪ گرمي پد تي يا ان کان هيٺ رکڻ گهرجي ته جيئن تيز ابل ۽ توسيع کي روڪي سگهجي.

سوال 2: آرگن کي گيس جي بجاءِ مائع طور ڇو منتقل ڪيو ويندو آهي؟

بنيادي سبب حجم ڪارڪردگي آهي. جڏهن آرگن کي مائع ۾ ٿڌو ڪيو ويندو آهي، اهو 1 کان 840 جي تناسب سان ڳري ٿو. هن جو مطلب آهي ته هڪ ليٽر مائع آرگن ۾ 840 ليٽر آرگن گيس جي برابر آهي. ان کي مائع جي طور تي ٽرانسپورٽ ڪرڻ سپلائرز کي هڪ واحد ٽرڪ لوڊ ۾ وڏي پئماني تي، وڏي مقدار پهچائڻ جي اجازت ڏئي ٿو، جيڪو تمام گهڻو قيمتي ۽ منطقي طور تي عملي طور تي ڳري، هاء پريشر گيس سلنرز کي ٽرانسپورٽ ڪرڻ کان وڌيڪ آهي.

Q3: ڇا مائع آرگن کي هٿ ڪرڻ خطرناڪ آهي؟

ها، مائع آرگن اهم صنعتي خطرن کي پيش ڪري ٿو بنيادي طور تي ان جي انتهائي ٿڌي ۽ ان جي فطرت جي طور تي ان جي طبيعت جي ڪري. مائع آرگن سان چمڙي جو رابطو يا غير موصل ٿيل ڪرائيوجنڪ پائپنگ فوري طور تي سخت ٿڌ يا ڪرائيوجنڪ جلن جو سبب بڻجي سگهي ٿو. ان کان علاوه، ڇاڪاڻ ته اهو تيزيء سان وڌندو آهي جيئن اهو گرم ٿئي ٿو (ان جي حجم 840 ڀيرا)، هڪ بند ٿيل جاء ۾ مائع آرگن جو هڪ ننڍڙو لڪير تيزيء سان محيطي آڪسيجن کي ختم ڪري سگهي ٿو، بغير ڪنهن خبرداري جي ويجھي اهلڪارن لاء دم ٿيڻ جو وڏو خطرو آهي، ڇاڪاڻ ته گيس بي رنگ ۽ بي بو آهي. مناسب وينٽيليشن ۽ ذاتي حفاظتي سامان (پي پي اي) سختي سان گهربل آهن.