Argon, e leng ntho e fumanehang hohle empa e sa bonahale, e etsa hoo e ka bang 0.93% ea sepakapaka sa Lefatše. Le hoja e le khase ea boraro e ngata ka ho fetisisa moeeng oo re o hemang, ho o sebelisa bakeng sa mesebetsi ea indasteri, ea bongaka le ea saense ho hloka boenjiniere bo rarahaneng. Ho tloha ho li-arcs tse sireletsang mochesong o phahameng oa mocheso ho isa ho li-wafers tse bobebe tsa silicon nakong ea tlhahiso ea semiconductor, tlhokahalo ea khase ena e ntle e kholo haholo. Leha ho le joalo, ho e tsamaisa le ho e boloka boemong ba eona ba khase ha ho sebetse hantle haholo. Sena se hlahisa potso ea mantlha ea indasteri: khase ea argon e qhibilihisoa joang ho finyella litlhoko tsa lefatše ka katleho?

Karabo e ka har'a ts'ebetso e rarahaneng e tsejoang e le karohano ea moea ea cryogenic. Tataiso ena e felletseng ea mantsoe a 2,000 e tla teba ka har'a melao-motheo ea thermodynamic, boenjineri ba mochini, le mehato ea tlhoekiso ea lik'hemik'hale e hlokahalang ho fetola moea oa sepakapaka hore e be argon ea metsi e hloekisitsoeng haholo, ea cryogenic (LAR).

1. Ho utloisisa Argon le Tlhokahalo ea Liquefaction

Pele u ikakhela ka har'a mechini ea liquefaction, ho bohlokoa ho utloisisa hore na argon ke eng le hore na ke hobane'ng ha ts'ebetso ea liquefaction e le moruo le ka mokhoa o hlokahalang.

Argon (Ar) ke khase e ntle ea monatomic, e nang le lik'hemik'hale. Ha e na 'mala, ha e na monko ebile ha e chefo. Hobane ha e sebetsane le likarolo tse ling esita le mocheso o feteletseng, ke tšireletso e loketseng ea sepakapaka bakeng sa mekhoa ea metallurgical.

Ke Hobane'ng ha U Liquefy Argon?

Lebaka le ka sehloohong la ho qhibilihisa khase efe kapa efe ea sepakapaka ke ho fokotsa molumo. Ha e fetoloa ho tloha khase ka khatello e tloaelehileng ea sepakapaka ho ea ho mokelikeli oa cryogenic, argon e feta tekanyo e kholo ea ho atolosa ho tloha ho 1 ho ea ho 840. Sena se bolela hore lilithara tse 840 tsa argon ea gaseous li ka fokotsoa hore e be litha e le 'ngoe ea metsi argon. Phokotso ena e kholo ea molumo e lumella lipalangoang tse ngata tse jang chelete e ngata ka literaka tsa litanka tsa cryogenic le ho boloka hantle litanka tse kentsoeng li-vacuum libakeng tsa indasteri.

Thepa ea 'Mele ea Argon

Ho fetola khase hore e be mokelikeli, baenjiniere ba tlameha ho sebetsa haufi-ufi le thepa ea eona ea thermodynamic. Ka tlase ke lintlha tsa bohlokoa tsa lintlha tsa 'mele tse laelang li-parameter tsa liquefaction.

2. Saense ea Motheo: Karohano ea Moea oa Cryogenic

Argon ha e etsoe kapa ha e entsoe; e kotulwa ka ho toba moyeng o re potolohileng. Theknoloji e pharaletseng e sebelisoang ho finyella sena ke cryogenic fractional distillation.

Ts'ebetso ena e itšetlehile ka molao-motheo oa k'hemistri: likarolo tse fapaneng li fetola boemo (ho kolobisa kapa ho belisa) ka mocheso o fapaneng. Ka ho pholisa moea o tikolohong ho fihlela o fetoha mokelikeli, ebe joale ba phahamisa mocheso oa oona butle-butle, lienjiniere li ka arola motsoako oa moea likarolong tsa motheo tsa oona—nitrogen, oxygen le argon—ha li ntse li bela ka bonngoe.

Phephetso ea Karohano ea Argon

Ho arola argon ho tsebahala ho le thata ka lebaka la ho bela ha eona. Sheba lintlha tse belang tsa likarolo tse tharo tse kholo tsa sepakapaka:

3. Mokhoa oa Mohato ka Mohato: Kamoo Moea o Fetohang Mokelikeli Argon

Leeto la ho tloha moeeng o potolohileng ho ea ho argon ea metsi a cryogenic le kenyelletsa Setsi sa Karohano ea Moea (ASU) ea mekhahlelo e mengata. Mona ke tlhaloso e qaqileng, mohato ka mohato oa ts'ebetso.

Mohato oa 1: Ho Kenoa ke Moea, Khatello, le Filtration

Ts'ebetso e qala ka thepa e tala: moea o tikolohong oa sepakapaka.
Batšehetsi ba bangata ba liindasteri ba hula moea ka matlong a mekato e mengata ho tlosa lintho tse itseng, lerōle le likokoanyana. Ha moea o se o sefiloeng, o kena ka har'a komporo ea centrifugal ea mekhahlelo e mengata. Moea o hatelloa ho khatello ea hoo e ka bang 5 ho 7 bar (70 ho 100 psi).

Ho hatella khase ka tlhaho ho hlahisa mocheso o moholo (mocheso oa khatello). Ho laola sena, li-intercoolers li behoa pakeng tsa mekhahlelo ea khatello. Ho pholisa moea mothating ona ho boetse ho etsa hore karolo e kholo ea mongobo oa sepakapaka (mouoane oa metsi) o hoholehe, ebe o felloa ke metsi.

Mohato oa 2: Ho itlhoekisa ka Sieve ea Molek'hule

Pele moea o ka ba tlas'a mocheso oa cryogenic, litšila tsohle tse ka 'nang tsa hoama le ho thibela liphaephe li tlameha ho tlosoa ka ho feletseng. Litšila tsena li kenyelletsa:

• Mouoane oa Metsi o Residual (H2O)
• Carbon Dioxide (CO2)
• Tsamaisa Hydrocarbons

Moea o hatelitsoeng o fetisoa ka yuniti ea pre-purification (PPU) e nang le libethe tsa alumina le zeolite molecular sieves. Li-sieve tsena li sebetsa joalo ka liponche tse sa bonahaleng haholo, tse hohelang mongobo le limolek'hule tsa CO2. Haeba mohato ona o hloleha, CO2 le leqhoa le omileng li ne li tla ba teng botebong ba semela, li koale lisebelisoa tse futhumatsang mocheso 'me li hloke hore semela se koaloe ka ho feletseng.

Mohato oa 3: Pholiso e Feteletseng le Katoloso

Moea o omileng, o hloekisitsoeng, le o hatelitsoeng joale o kena ka "lebokose le batang," mohaho o nang le metsi a mangata haholo o nang le lisebelisoa tsa mocheso oa cryogenic le litšiea tsa distillation.

Mokhoa oa ho pholisa o sebelisa mokhoa oa ho Phello ea Joule-Thomson le katoloso ya metjhini. Moea o futhumetseng o kenang o feta ka har'a mochine o moholo oa mocheso, o phallang ho ea ho likhase tse batang haholo (naetrojene le oksijene) tse khutlang litšieang tsa distillation. Sena se theola mocheso oa moea o kenang haholo.

Ho finyella mocheso oa 'nete oa cryogenic (ka tlaase ho -170 ° C), karolo ea moea o hatelitsoeng e tsamaisoa ka turbo-expander. Ha khase e nang le khatello e phahameng e ntse e eketseha ka potlako ka turbine, e etsa mosebetsi oa mechine, o qobellang ho theoha ho hoholo ha mocheso oa khase. Nakong eo moea o tsoang ka har'a mochine o futhumatsang mocheso le mochine o atolosang mocheso, e se e le motsoako oa mouoane o batang ka tsela e makatsang le moea o metsi, o loketseng ho arohana.

Mohato oa 4: Primary Fractional Distillation (HP le LP Columns)

Pelo ea ts'ebetso ea liquefaction ke tsamaiso ea li-column tse peli tsa distillation, e nang le kholomo ea High-Pressure (HP) e lutseng ka tlas'a kholomo ea Low-Pressure (LP).

1. Kholomo ea Khatello e Phahameng: Motsoako oa mokelikeli o pholileng o ka tlase ho mouoane o kena ka tlase ho kholomo ea HP. Ha mokelikeli o oela fatše 'me mouoane o nyoloha ka har'a li-trays tsa sieve tse nang le perforated, karohano ea pele e etsahala. Nitrogen, e nang le ntlha e tlaase ka ho fetisisa e belang, e nyolohela holimo e le khase. Mokelikeli o nang le oksijene e ngata (e nang le boholo ba matamo a argon) ka tlaase.
2. Kholomo ea Khatello e Tlase: Mokelikeli o nang le oksijene o ngata ho tloha tlase ho kholomo ea HP o atolosoa (ho atolosoa) ho kholomo ea LP ka holim'a eona. Ka lebaka la khatello e tlase, karohano e eketsehileng e etsahala. Matamo a metsi a hloekileng a oksijene ka tlase ho kholomo ea LP, ha khase e hloekileng ea naetrojene e tsoa holimo.

Mohato oa 5: The Argon Side-Arm Column

Hobane ntlha e belang ea argon e lutse pakeng tsa oksijene le naetrojene, e tsepamisitse maikutlo karolong e ka tlaase-bohareng ea kholomo e tlaase ea Khatello. Sehlohlolong sa eona, motsoako oa khase "mpeng" ena ea kholomo e ka ba 10% ho isa ho 12% argon, 'me e meng kaofela ke oksijene le karoloana e nyane ea naetrojene.

Ho e ntša, baenjiniere ba tlanya karolong ena e khethehileng ebe ba hula motsoako ka har'a mohaho o arohaneng o bitsoang the Argon Side-Arm Column.
Ka har'a kholomo ena e telele ka mokhoa o makatsang (hangata e nang le li-tray tse fetang 150), ho hlaha distillation ea bobeli. Hobane argon e na le ho fetoha ho fokolang hanyenyane (ho pheha habonolo) ho feta oksijene, mouoane oa argon o nyolohela holimo ho karolo e ka thōko, ha oksijene ea metsi e boima e oela ka tlaase 'me e khutlisetsoa karolong e kholo ea LP.

Se hlahang kaholimo ho karolo ea letsoho le ka lehlakoreng se tsejoa e le "crude argon." Mothating ona, e hloekisoa ka katleho empa e hloekile feela ka 98%. E ntse e na le hoo e ka bang 2% ea oksijene le ho latela palo ea naetrojene, e tlamehang ho tlosoa bakeng sa tšebeliso ea indasteri.

4. Tlhoekiso: Ho Ntlafatsa Crude ho High-Purity Liquid Argon

Bakeng sa lits'ebetso tsa sejoale-joale, haholo indastering ea semiconductor le aerospace, argon e tlameha ho ba "tse hlano tse robong" tse hloekileng (99.999%). Argon e tala e tlameha ho hloekisoa ka thata.

Mokhoa oa "Deoxo" oa Catalytic

Ho tlosa oksijene e setseng ea 2%, argon e tala e fetisetsoa ho "catalytic reactor" e tsejoang e le "unit ea Deoxo". Ka hare, khase ea haedrojene e hloekileng haholo e kenngoa ka har'a mokelikeli.
Tlas'a boteng ba palladium kapa platinum catalyst, hydrogen khemikhale e kopana le limolek'hule tsa oksijene tse matla ho etsa metsi (2H.₂ + O₂ → 2H₂O). Karabelo ena e ntša mocheso o fokolang, ka nakoana o fetola argon hore e be khase.

Ho Omisa ho Qetela le ho Hlatsoa

Joale khase e fetisetsoa sefeneng sa bobeli sa molek’hule ho tlosa limolek’hule tsa metsi tse sa tsoa thehoa. Qetellong, e omileng, khase ea argon e se nang oksijene e tšeloa ka kholomong ea ho qetela ea distillation—kholomo e hloekileng ea argon.

Mona, argon e pholile hape ho fihlela e khutlela boemong ba metsi. Naetrojene efe kapa efe e setseng, e lulang e le mokelikeli mochesong oa mocheso oa argon, e tsoa ka holimo ho kholomo. Sehlahisoa se kopantsoeng ka tlase se hloekisitsoe haholo, se batang haholo Liquid Argon (LAR), se loketse ho ajoa khoebong.

5. Ho boloka le ho tsamaisa Liquid Argon

Hang ha potso ea hore na khase ea argon e qhibilihisoa joang e arajoa, phephetso e latelang ke ho e boloka e le boemong boo. Ho -185.8°C, mocheso leha e le ofe o ka bang teng o tla etsa hore mokelikeli o loe ka matla hore o khutlele khase—e leng ntho e tsejoang ka hore ke Boil-Off Gas (BOG).

Ho loants'a sena, argon ea metsi e pompeloa ka har'a litanka tsa polokelo tse khethehileng haholo, tse kentsoeng ka vacuum-insulated cryogenic. Litanka tsena li sebetsa ka mokhoa o ts'oanang le botlolo ea thermos. Li na le sekepe se ka hare se entsoeng ka tšepe e sa hloekang (se sa fetoheng brittle mocheso oa cryogenic) le sekepe sa ka ntle se entsoeng ka tšepe ea carbon. Sebaka se pakeng tsa likepe tse peli se tlatsitsoe ka phofo e sireletsang (joaloka perlite) 'me e pompeloa ho ea sebakeng se haufi-ufi ho felisa mocheso oa convective le conductive mocheso.

Ha e isoa ho basebelisi ba ho qetela, LAR e tsamaisoa ka literaka tse khethehileng tsa litanka tsa cryogenic. Ha e fihla setsing sa ho etsa thepa kapa sepetlele, e fetisetsoa ka har'a seketsoana se lutseng se koahetsoeng ka jekete ea vacuum setšeng. Ha moreki a hloka argon ea gaseous bakeng sa ts'ebetso ea bona, mokelikeli o tsamaisoa feela ka har'a mouoane oa moea o tikolohong - letoto la li-tubes tse entsoeng ka aluminium tse monyang mocheso o tsoang moeeng o potolohileng, tse futhumatsang mokelikeli ka mokhoa o sireletsehileng hore o khutlele khase e nang le khatello e phahameng.

6. Qetello

Phetoho ea moea o sa bonahaleng, o tikolohong ho ba mokelikeli o hloekileng haholo, o ka tlase ho lefela ke mohlolo oa boenjiniere ba kajeno ba lik'hemik'hale le thermodynamics. Ka methati e boima ea khatello e phahameng ea khatello, ho sefa limolek'hule, katoloso ea Joule-Thomson, le li-fractional distillation tse thata haholo, liindasteri li ka kotula argon e apesitseng polanete ea rona ka nepo.

Kutloisiso argon gas liquefaction e bohlokoa bakeng sa ho ntlafatsa liketane tsa phepelo lefatšeng ka bophara. Ha mahlale a ntse a tsoela pele - haholo-holo tlhahisong ea lisebelisoa tsa elektroniki, khatiso ea tšepe ea 3D, le boenjiniere ba sepakapaka - ho ts'epa li-argon tsa metsi tse hloekileng haholo, tse tsamaisoang ka bokhabane li tla tsoela pele ho hola, ho etsa hore karohano ea moea oa cryogenic e be e 'ngoe ea lits'ebetso tsa indasteri tse mahlonoko ka ho fetisisa, empa tse sa ananeloeng lefatšeng la sejoale-joale.

7. Lipotso-potso

Q1: Ke mocheso ofe oo argon e bang metsi?

Argon transitions ho tloha khase ho ea ho mokelikeli sebakeng se belang sa -185.8°C (-302.4°F) khatellong e tloaelehileng ea sepakapaka. Ho e boloka e le boemong ba mokelikeli bakeng sa ho bolokoa le ho e tsamaisa, e tlameha ho bolokoa ka tlas'a mocheso ona oa cryogenic kapa ka tlase ho sebelisoa likepe tse khethehileng tsa vacuum-insulated ho thibela ho bela le ho atoloha ka potlako.

Q2: Ke hobane'ng ha argon e tsamaisoa e le mokelikeli ho e-na le khase?

Lebaka le ka sehloohong ke bokhoni ba molumo. Ha argon e pholile hore e be mokelikeli, e kopana ka karolelano ea 1 ho ea ho 840. Sena se bolela hore litha e le 'ngoe ea argon ea metsi e na le tekanyo ea 840 litha ea khase ea argon. Ho e tsamaisa e le mokelikeli ho lumella barekisi ho fana ka bongata bo bongata ka teraka e le 'ngoe, e baballang chelete e ngata le e sebetsang ka mokhoa o hlakileng ho feta ho tsamaisa lisilindara tse boima tsa khase e phahameng haholo.

Q3: Na ho tšoara argon ea metsi ho kotsi?

E, argon ea metsi e hlahisa likotsi tse kholo tsa indasteri haholo-holo ka lebaka la serame sa eona se feteletseng le tlhaho ea sona e le ntho e thibelang mafu. Ho kopana le letlalo le argon ea metsi kapa liphaephe tsa cryogenic tse sa tsitsang ho ka baka serame se matla kapa ho chesa ha cryogenic hang-hang. Ho feta moo, hobane e atoloha ka potlako ha e ntse e futhumala (makhetlo a 840 a bophahamo ba eona), ho lutla ho honyenyane ha argon ea metsi sebakeng se koaletsoeng ho ka tlosa oksijene e teng ka potlako, e leng se lebisang kotsing e kholo ea ho felloa ke matla ho basebetsi ba haufi ntle le temoso leha e le efe, kaha khase ha e na mebala ebile ha e na monko. Thepa e nepahetseng ea moea le lisebelisoa tsa ts'ireletso (PPE) li hlokahala haholo.