ווי איז אַרגאָן גאַז ליקוואַפייד
אַרגאָן, אַ ומעטומיק אָבער ומזעיק עלעמענט, איז בעערעך 0.93% פון דער ערד אַטמאָספער. כאָטש עס איז די דריט מערסט שעפעדיק גאַז אין די לופט מיר אָטעמען, כאַרנאַסינג עס פֿאַר ינדאַסטריאַל, מעדיציניש און וויסנשאפטלעכע אַפּלאַקיישאַנז ריקווייערז קאָמפּלעקס ינזשעניעריע. פון שילדינג אַרקס אין הויך-טעמפּעראַטור וועלדינג צו פּראַטעקטינג יידל סיליציום ווייפערז בעשאַס סעמיקאַנדאַקטער מאַנופאַקטורינג, די פאָדערונג פֿאַר דעם איידעלע גאַז איז גוואַלדיק. אָבער, טראַנספּאָרטינג און סטאָרינג עס אין זייַן גאַסאַז איז זייער באַטלאָניש. דאָס רייזאַז אַ פונדאַמענטאַל אינדוסטריעלע קשיא: ווי איז אַרגאָן גאַז ליקוואַפייד צו טרעפן גלאבאלע פאדערונגען יפישאַנטלי?
דער ענטפער ליגט אין אַ סאַפיסטאַקייטיד פּראָצעס באקאנט ווי קריאָגעניק לופט צעשיידונג. דער פולשטענדיק פירער פון 2,000 וואָרט וועט דעלוו טיף אין די טהערמאָדינאַמיק פּרינסאַפּאַלז, מעטשאַניקאַל ינזשעניעריע און כעמישער רייניקונג סטעפּס פארלאנגט צו יבערמאַכן אַטמאַספעריק לופט אין העכסט פּיוראַפייד, קריאָגעניק פליסיק אַרגאָן (LAR).
1. פֿאַרשטיין אַרגאָן און די נויט פֿאַר ליקוואַפאַקיישאַן
איידער דייווינג אין די מאַקאַניקס פון ליקוואַפאַקיישאַן, עס איז קריטיש צו פֿאַרשטיין וואָס אַרגאָן איז און וואָס די ליקוואַפאַקיישאַן פּראָצעס איז עקאַנאַמיקלי און פּראַקטאַקלי נייטיק.
אַרגאָן (אַר) איז אַ מאָנאַטאָמיש, כעמיש ינערט איידעלע גאַז. עס איז בלאַס, אָודערלאַס און ניט-טאַקסיק. ווייַל עס טוט נישט רעאַגירן מיט אנדערע עלעמענטן אפילו ביי עקסטרעם טעמפּעראַטורעס, עס איז די ידעאַל אַטמאַספעריק שילד פֿאַר מעטאַלערדזשיקאַל פּראַסעסאַז.
פארוואס ליקוופי אַרגאָן?
די ערשטיק סיבה פֿאַר ליקוופייינג קיין אַטמאַספעריק גאַז איז באַנד רעדוקציע. ווען ער איז קאָנווערטעד פון אַ גאַז אין נאָרמאַל אַטמאַספעריק דרוק צו אַ קריאָגעניק פליסיק, אַרגאַן אַנדערגאָו אַ מאַסיוו יקספּאַנשאַן פאַרהעלטעניש פון 1 צו 840. דאָס מיטל אַז 840 ליטער פון גאַזאַס אַרגאָן קענען זיין קאַנדענסט אין אַ איין ליטער פון פליסיק אַרגאַן. די דראַמאַטיק רעדוקציע אין באַנד אַלאַוז פֿאַר קאָס-עפעקטיוו פאַרנעם טראַנספּערטיישאַן דורך קריאָגעניק טאַנקער טראַקס און עפעקטיוו סטאָרידזש אין וואַקוום-ינסאַלייטיד טאַנגקס אין ינדאַסטרי פאַסילאַטיז.
גשמיות פּראָפּערטיעס פון אַרגאָן
צו מאַניפּולירן אַ גאַז אין אַ פליסיק, ענדזשאַנירז מוזן אַרבעטן ינטאַמאַלי מיט זייַן טערמאָדינאַמיק פּראָפּערטיעס. ונטער זענען די קריטיש גשמיות דאַטן פונקטן וואָס דיקטירן די ליקווידיישאַן פּאַראַמעטערס.
| פאַרמאָג | ווערט / באַשרייַבונג |
|---|---|
| כעמישער סימבאָל | אַר |
| אַטאָמישע נומער | 18 |
| בוילינג פונט (ביי 1 אַטם) | -185.8°C (-302.4°F) |
| מעלטינג פונט | -189.4°C (-308.9°F) |
| געדיכטקייַט (פליסיק בייַ בוילינג פונט) | 1.398 קג/ל |
| אַטמאָספעריק קאַנסאַנטריישאַן | 0.934% דורך באַנד |
| כעמישער ריאַקטיוואַטי | ינערט (איידעלע גאַז) |
2. די פונדאַמענטאַל וויסנשאַפֿט: קריאָגעניק לופט סעפּאַראַטיאָן
אַרגאָן איז נישט מאַניאַפאַקטשערד אָדער סינטאַסייזד; עס איז כאַרוואַסטיד גלייַך פון די לופט אַרום אונדז. די אָווועראַרטשינג טעכנאָלאָגיע געניצט צו דערגרייכן דעם איז קריאָגעניק פראַקשאַנאַל דיסטאַליישאַן.
דער פּראָצעס רילייז אויף אַ פונדאַמענטאַל פּרינציפּ פון כעמיע: פאַרשידענע עלעמענטן טוישן שטאַט (קאַנסידערינג אָדער קאָכן) אין פאַרשידענע טעמפּעראַטורעס. דורך קאָאָלינג אַמביאַנט לופט ביז עס ווערט אַ פליסיק, און דאַן פּאַמעלעך כאַפּן זייַן טעמפּעראַטור, ענדזשאַנירז קענען צעטיילן די לופט געמיש אין זייַן באַזע קאַמפּאָונאַנץ - ניטראָגען, זויערשטאָף און אַרגאָן - ווען זיי קאָכן אַוועק איינער דורך איינער.
די אַרויסרופן פון אַרגאָן סעפּאַראַטיאָן
סעפּערייטינג אַרגאָן איז נאָוטאָריאַסלי שווער רעכט צו זיין בוילינג פונט. קוק אין די בוילינג פונקטן פון די דריי הויפּט אַטמאַספעריק קאַמפּאָונאַנץ:
| אַטמאָספעריק גאַז | בוילינג פונט (ביי 1 אַטם) | באַנד אין לופט |
|---|---|---|
| ניטראָגען (N2) | -196.0°C (-320.8°F) | 78.08% |
| אַרגאָן (אַר) | -185.8°C (-302.4°F) | 0.93% |
| זויערשטאָף (O2) | -183.0°C (-297.4°F) | 20.95% |
3. שריט-דורך-שריט פּראָצעס: ווי לופט ווערט פליסיק אַרגאָן
די נסיעה פון אַמביאַנט לופט צו קריאָגעניק פליסיק אַרגאָן ינוואַלווז אַ מאַלטי-בינע לופט סעפּאַראַטיאָן יוניט (ASU). דאָ איז די דיטיילד, שריט-דורך-שריט ברייקדאַון פון דעם פּראָצעס.
שריט 1: לופט ינטייק, קאַמפּרעשאַן און פילטריישאַן
דער פּראָצעס הייבט זיך מיט די רוי מאַטעריאַל: אַמביאַנט אַטמאַספעריק לופט.
מאַסיוו ינדאַסטרי פאַנס ציען לופט דורך מאַלטי-בינע פילטער הייזער צו באַזייַטיקן פּאַרטיקאַלז, שטויב און ינסעקץ. אַמאָל פילטערד, די לופט גייט אריין אַ מאַלטי-בינע סענטריפוגאַל קאַמפּרעסער. די לופט איז קאַמפּרעסט צו אַ דרוק פון בעערעך 5-7 באַר (70-100 פּסי).
קאָמפּרעסינג אַ גאַז געוויינטלעך דזשענערייץ באַטייַטיק היץ (די היץ פון קאַמפּרעשאַן). צו פירן דעם, ינטערקאָאָלערס זענען געשטעלט צווישן די קאַמפּרעשאַן סטאַגעס. קאָאָלינג די לופט אין דעם בינע אויך ז אַ גרויס טייל פון אַמביאַנט אַטמאַספעריק נעץ (וואַסער פארע) צו קאַנדענסט אויס, וואָס איז דערנאָך ויסגעשעפּט אַוועק.
שריט 2: רייניקונג דורך מאָלעקולאַר סיוועס
איידער די לופט קענען זיין אונטערטעניק צו קריאָגעניק טעמפּעראַטורעס, אַלע שפּור ימפּיוראַטיז וואָס קען פרירן און פאַרשפּאַרן די פּייפּינג מוזן זיין גאָר אַוועקגענומען. די ימפּיוראַטיז בפֿרט אַרייַננעמען:
- רעזידענטשאַל וואַסער פארע (H2O)
- קאַרבאָן דייאַקסייד (CO2)
- שפּור כיידראָוקאַרבאַנז
די קאַמפּרעסט לופט איז דורכגעגאנגען דורך אַ פאַר-רייניקונג אַפּאַראַט (פּפּו) קאַנסיסטינג פון בעדז פון אַלומינאַ און זעאָליטע מאָלעקולאַר זיף. די זיבן אַקט ווי העכסט סעלעקטיוו מיקראָסקאָפּיק ספּאַנדזשאַז, אַדסאָרבינג די נעץ און CO2 מאַלאַקיולז. אויב דער שריט פיילז, קאָ 2 און טרוקן אייז וואָלט פאָרעם טיף אין די פאַבריק, קלאָגינג די יידל היץ יקסטשיינדזשערז און דאַרפן אַ גאַנץ שאַטדאַון פון די פאַבריק.
שריט 3: עקסטרעם קאָאָלינג און יקספּאַנשאַן
די טרוקן, פּיוראַפייד און קאַמפּרעסט לופט איצט גייט אריין די "קאַלט קעסטל," אַ שווער ינסאַלייטיד סטרוקטור וואָס כּולל די קריאָגעניק היץ יקסטשיינדזשערז און דיסטאַליישאַן שפאלטן.
דער קאָאָלינג פּראָצעס ניצט די דזשאָול-טהאָמסאָן ווירקונג און מעטשאַניקאַל יקספּאַנשאַן. די אנקומענדיגע ווארעמע לופט גייט אדורך א הויפט היץ עקסטשאַנגער, וואס פליסט א קאנטראסטרענט צו גאר קאלטע אויסגאס גאז (ניטראגען און זויערשטאף) וועלכע קומען צוריק פון די דיסטאלאציע שפאלטן. דאס טראפנס די ינקאַמינג לופט טעמפּעראַטור דראַמאַטיקלי.
צו דערגרייכן אמת קריאָגעניק טעמפּעראַטורעס (אונטער -170 ° C), אַ טייל פון די קאַמפּרעסט לופט איז ראַוטיד דורך אַ טורבאָ-עקספּאַנדער. ווי דער הויך-דרוק גאַז יקספּאַנדז געשווינד דורך אַ טערביין, עס פּערפאָרמז מעטשאַניקאַל אַרבעט, וואָס פאָרסעס אַ מאַסיוו קאַפּ אין די גאַז ס טעמפּעראַטור. ווען די לופט גייט אַרויס די היץ יקסטשיינדזשער און יקספּאַנדער, עס איז אַ געמיש פון ינקרעדאַבלי קאַלט פארע און פליסיק לופט, גרייט פֿאַר צעשיידונג.
שריט 4: ערשטיק פראַקשאַנאַל דיסטאַליישאַן (הפּ און לפּ שפאלטן)
די האַרץ פון די ליקוואַפאַקיישאַן פּראָצעס איז די טאָפּל-זייַל דיסטאַליישאַן סיסטעם, קאַנסיסטינג פון אַ הויך-דרוק (HP) זייַל זיצן אונטער אַ נידעריק-דרוק (לפּ) זייַל.
- הויך דרוק זייַל: די סאַב-קולד פליסיק / פארע לופט געמיש גייט אריין די דנאָ פון די HP זייַל. ווי די פליסיק פאלס צו די דנאָ און די פארע ריסעס דורך פּערפערייטאַד זיפּ טאַץ, דער ערשטער צעשיידונג אַקערז. ניטראָגען, מיט די לאָואַסט בוילינג פונט, ריסעס צו די שפּיץ ווי אַ גאַז. זויערשטאָף-רייַך פליסיק (מיט רובֿ פון די אַרגאַן) פּאָאָלס אין די דנאָ.
- נידעריק דרוק זייַל: די זויערשטאָף-רייַך פליסיק פון די דנאָ פון די HP זייַל איז טראָטלעד (יקספּאַנדיד) אין די לפּ זייַל אויבן עס. צולי ב דע ר נידריגע ר דרוק , פארגעקומע ן װײטערדיק ע צעשיידונג . ריין פליסיק זויערשטאָף פּאָאָלס אין די דנאָ פון די לפּ זייַל, בשעת ריין ניטראָגען גאַז אַרויס די שפּיץ.
שריט 5: די אַרגאָן זייַט-אַרם זייַל
ווייַל אַרגאָן ס בוילינג פונט זיצט צווישן זויערשטאָף און ניטראָגען, עס קאַנסאַנטרייץ אין דער נידעריקער-מיטן אָפּטיילונג פון די נידעריק-דרוק זייַל. אין זיין שפּיץ קאַנסאַנטריישאַן, די גאַז געמיש אין דעם ספּעציפיש "בויך" פון די זייַל איז בעערעך 10% צו 12% אַרגאַן, מיט די מנוחה איז זויערשטאָף און אַ קליינטשיק שפּור פון ניטראָגען.
צו עקסטראַקט עס, ענדזשאַנירז צאַפּן אין דעם ספּעציפיש אָפּטיילונג און ציען די געמיש אין אַ באַזונדער, אַטאַטשט סטרוקטור גערופן די אַרגאָן זייַט-אַרם זייַל.
ין דעם ינקרעדאַבלי הויך זייַל (אָפט מיט איבער 150 טעאָרעטיש טאַץ), אַ צווייטיק דיסטאַליישאַן אַקערז. ווייַל אַרגאָן איז אַ ביסל מער וואַלאַטאַל (קאָלז גרינגער) ווי זויערשטאָף, די אַרגאָן פארע רייזאַז צו די שפּיץ פון די זייַט זייַל, בשעת די כעוויער פליסיק זויערשטאָף פאלט צו די דנאָ און איז אומגעקערט צו די הויפּט לפּ זייַל.
וואָס ימערדזשיז פון די שפּיץ פון די זייַט-אָרעם זייַל איז באקאנט ווי "רוי אַרגאָן." אין דעם בינע, עס איז הצלחה ליקוואַפייד אָבער איז בלויז וועגן 98% ריין. עס נאָך כּולל בעערעך 2% זויערשטאָף און שפּור אַמאַונץ פון ניטראָגען, וואָס מוזן זיין אַוועקגענומען פֿאַר ינדאַסטרי.
4. רייניקונג: אַפּגריידינג גראָב צו הויך-ריין פליסיק אַרגאָן
פֿאַר מאָדערן אַפּלאַקיישאַנז, ספּעציעל אין די סעמיקאַנדאַקטער און אַעראָספּאַסע ינדאַסטריז, אַרגאָן מוזן זיין ריין "פינף ניינס" (99.999%). די גראָב אַרגאַן מוזן דורכגיין שטרענג רייניקונג.
די "דעאָקסאָ" קאַטאַליטיק פּראָצעס
צו באַזייַטיקן די רוען 2% זויערשטאָף, די גראָב אַרגאָן איז ראַוטיד צו אַ קאַטאַליטיק רעאַקטאָר באקאנט ווי אַ דעאָקסאָ אַפּאַראַט. אינעווייניק, העכסט ריין הידראָגען גאַז איז ינדזשעקטיד אין די פליסיק טייַך.
אונטער דעם בייַזייַן פון אַ פּאַללאַדיום אָדער פּלאַטינום קאַטאַליסט, די הידראָגען כעמיש ריאַקץ מיט די זשוליק זויערשטאָף מאַלאַקיולז צו פאָרעם וואַסער (2 ה).2 + אָ2 → 2ה2אָ). דעם רעאַקציע ריליסיז אַ קליין סומע פון היץ, מאָמענטאַלי טורנינג די אַרגאָן צוריק אין אַ גאַז.
לעצט דרייינג און דיסטאַליישאַן
דער גאַז איז דערנאָך דורכגעגאנגען דורך אַ צווייטיק מאָלעקולאַר זיפּ צו ויסשטימען אַוועק די ניי געשאפן וואַסער מאַלאַקיולז. צום סוף, די טרוקן, זויערשטאָף-פֿרייַ אַרגאָן גאַז איז געפֿיטערט אין אַ לעצט דיסטאַליישאַן זייַל - די ריין אַרגאָן זייַל.
דאָ, די אַרגאַן איז קולד אַמאָל מער ביז עס קאַנדענסיז צוריק אין אַ פליסיק שטאַט. קיין ריזידזשואַל שפּור ניטראָגען, וואָס בלייבט גאַסאַז אין פליסיק אַרגאַן טעמפּעראַטורעס, איז ווענטיד פון די שפּיץ פון די זייַל. די ריזאַלטינג פּראָדוקט פּולינג אין די דנאָ איז העכסט פּיוראַפייד, הינטער-קאַלט פליסיק אַרגאָן (LAR), גרייט פֿאַר געשעפט פאַרשפּרייטונג.
5. סטאָרידזש און טראַנספּאָרטאַטיאָן פון פליסיק אַרגאָן
אַמאָל די קשיא פון ווי איז אַרגאָן גאַז ליקוואַפייד איז געענטפערט, דער ווייַטער אַרויסרופן איז צו האַלטן עס אין אַז שטאַט. ביי -185.8 ° C, קיין ויסשטעלן צו אַמביאַנט היץ וועט פאַרשאַפן די פליסיק צו ווייאַלאַנטלי קאָכן צוריק אין אַ גאַז - אַ דערשיינונג באקאנט ווי Boil-Off Gas (BOG).
צו קאַמבאַט דעם, פליסיק אַרגאָן איז פּאַמפּט אין העכסט ספּעשאַלייזד, וואַקוום-ינסאַלייטיד קריאָגעניק סטאָרידזש טאַנגקס. די טאַנגקס פונקציאָנירן ענלעך צו אַ טערמאַס קאָלבע. זיי צונויפשטעלנ זיך פון אַ ינער שיף געמאכט פון ומבאַפלעקט שטאָל (וואָס טוט נישט ווערן קרישלדיק ביי קריאָגעניק טעמפּעראַטורעס) און אַ ויסווייניקסט שיף געמאכט פון טשאַד שטאָל. דער פּלאַץ צווישן די צוויי כלים איז אָנגעפילט מיט אַן ינסאַלייטינג פּודער (ווי פּערלייט) און פּאַמפּט אַראָפּ צו אַ כּמעט גאנץ וואַקוום צו עלימינירן קאַנוועקטיוו און קאַנדאַקטיוו היץ אַריבערפירן.
ווען טראַנספּאָרטאַד צו סוף-ניצערס, LAR איז געפירט אין ספּעשאַלייזד קריאָגעניק טאַנקער טראַקס. ביי אָנקומען אין אַ מאַנופאַקטורינג פאַבריק אָדער שפּיטאָל, עס איז טראַנספערד אין אַ סטיישאַנערי וואַקוום דזשאַקיטיד שיף אויף פּלאַץ. ווען דער קונה דאַרף גאַסאַז פון אַרגאָן פֿאַר זייער פּראַסעסאַז, די פליסיק איז פשוט ראַוטיד דורך אַ אַמביאַנט לופט וואַפּאָריזער - אַ סעריע פון פינעד אַלומינום טובז וואָס אַרייַנציען היץ פון די אַרומיק לופט, בעשאָלעם וואָרמינג די פליסיק צוריק אין אַ הויך-דרוק גאַז.
6. מסקנא
די טראַנספאָרמאַציע פון ומזעיק, אַמביאַנט לופט אין אַ הינטער-ריין, סאַב-נול פליסיק איז אַ ווונדער פון מאָדערן כעמישער ינזשעניעריע און טהערמאָדינאַמיקס. דורך די שטרענג סטאַגעס פון הויך-דרוק קאַמפּרעשאַן, מאָלעקולאַר פילטריישאַן, Joule-Thomson יקספּאַנשאַן און העכסט שפּירעוודיק פראַקשאַנאַל דיסטאַליישאַן, ינדאַסטריז קענען יפישאַנטלי שניט די אַרגאַן וואָס בלאַנגקאַץ אונדזער פּלאַנעט.
פארשטאנד אַרגאַן גאַז ליקוואַפאַקיישאַן איז וויטאַל פֿאַר אָפּטימיזינג גלאבאלע צושטעלן קייטן. ווי טעקנאַלאַדזשיז שטייַגן - דער הויפּט אין עלעקטראָניק מאַנופאַקטורינג, 3 ד מעטאַל דרוקן, און אַעראָספּאַסע ינזשעניעריע - די צוטרוי אויף זייער ריין, יפישאַנטלי טראַנספּאָרטאַד פליסיק אַרגאָן וועט בלויז פאָרזעצן צו וואַקסן, מאכן קריאָגעניק לופט צעשיידונג איינער פון די מערסט קריטיש, נאָך אַנדעראַפּפּרישיייטיד, ינדאַסטריאַל פּראַסעסאַז אין די מאָדערן וועלט.
7. FAQ
ק 1: וואָס טעמפּעראַטור טוט אַרגאָן ווערן אַ פליסיק?
אַרגאָן טראַנזישאַנז פון אַ גאַז צו אַ פליסיק אין אַ בוילינג פונט פון -185.8°C (-302.4°F) אין נאָרמאַל אַטמאַספעריק דרוק. צו האַלטן עס אין אַ פליסיק שטאַט פֿאַר סטאָרידזש און אַריבערפירן, עס מוזן זיין געהאלטן ביי אָדער אונטער דעם קריאָגעניק טעמפּעראַטור ניצן ספּעשאַלייזד וואַקוום-ינסאַלייטיד כלים צו פאַרמייַדן גיך בוילינג און יקספּאַנשאַן.
ק 2: פארוואס איז אַרגאָן טראַנספּאָרטאַד ווי אַ פליסיק אלא ווי אַ גאַז?
די הויפּט סיבה איז די עפעקטיווקייַט פון די נוצן. ווען אַרגאָן איז קיל אין אַ פליסיק, עס קאַנדענסט זיך אין אַ פאַרהעלטעניש פון 1 צו 840. דאָס מיינט אַז איין ליטער פון פליסיק אַרגאָן כּולל די עקוויוואַלענט פון 840 ליטער פון אַרגאָן גאַז. טראַנספּאָרטינג עס ווי אַ פליסיק אַלאַוז סאַפּלייערז צו צושטעלן מאַסיוו, פאַרנעם קוואַנטאַטיז אין אַ איין טראָקלאָאַד, וואָס איז פיל מער קאָס-עפעקטיוו און לאַדזשיסטיקלי פּראַקטיש ווי טראַנספּאָרטינג שווער, הויך-דרוק גאַז סילינדערס.
ק 3: איז האַנדלינג מיט פליסיק אַרגאָן געפערלעך?
יאָ, פליסיק אַרגאַן גיט באַטייטיק ינדאַסטריאַל כאַזערדז בפֿרט רעכט צו זיין עקסטרעם קעלט און זייַן נאַטור ווי אַ אַספיקסיאַנט. הויט קאָנטאַקט מיט פליסיק אַרגאַן אָדער אַנינסאַלייטיד קריאָגעניק פּייפּינג קענען אָנמאַכן שטרענג פראָסטביטע אָדער קריאָגעניק ברענט טייקעף. דערצו, ווייַל עס יקספּאַנדז ראַפּאַדלי ווען עס וואַרמס (840 מאל זייַן באַנד), אַ מינערווערטיק רינען פון פליסיק אַרגאָן אין אַ ענקלאָוזד פּלאַץ קענען געשווינד דיספּלייס אַמביאַנט זויערשטאָף, וואָס פירן צו אַ הויך ריזיקירן פון אַספיקשאַן פֿאַר נירביי פּערסאַנעל אָן קיין ווארענונג, ווייַל די גאַז איז בלאַס און אָודערלאַס. געהעריק ווענאַליישאַן און פערזענלעכע פּראַטעקטיוו עקוויפּמענט (פּפּע) זענען שטרענג פארלאנגט.
