液态空气

空气液化而成,主要成分是氮、氧和氩

液态空气是由空气 液化 而成,由于空气在液化前已进行净化处理,因而可以认为液态空气是由78.12%的氮、20.95%的氧和0.93%的 所组成。 在标准状态下,液态空气的 沸点 为-192.0℃,密度为960 千克 /立方米。 液态空气呈淡蓝色,通常储存在杜瓦瓶中。工业上用液态空气作为制备氧、氮以及稀有气体的原料。

性质

空气是由78.01%的氮、20.9%的氧以及 氩 、 、 、 等稀有气体组成的 混合物 。液态空气就是将空气经过液化而成的。

制作

压缩机 A将吸入的 空气压缩 ,压缩产生的热被 冷却器 B中的水带走,再经过 换热器 E1与返回的低压气体进行热交换,经风冷却后的压缩气体分成两路:一路进入膨胀机C进行膨胀,同时对外做功,在这过程中,消耗了空气的大量 内能 ,温度降低;膨胀后的气体进入 热交换 器E2的低压侧,与其中的高压侧的压缩气体进行热交换后,通过E2返回压缩机的吸气口。另一路进入热交换器E2、E3,与返回的低压气体进行热交换,降低温度,再经过节流阀Z进行节流膨胀,温度降低到78.8K,于是有一部分气体被 液化 ,成为液态空气D。没被液化的气体依次返回E3、E2、E1,与进来的高压气体进行热交换,最后返回 压缩机 的吸气口。

成分

液态空气在液化过程中, 二氧化碳 已被清除,微量稀有气体正常 沸点 低的亦不存在,所以液态空气是由氮78%,氧21%,氩1%组成。

由于液态空气中约含有1/5 液态氧 ,因此使用不安全;更由于液态空气组份正常沸点的不同,于是蒸发出的比例不同,所以液态空气组份比例经常变,沸点也就在变,不稳定。因此,液态空气不能当低温源用于精密科学实验中。

用途

(1) 可当冷剂。因为液态空气在常温、常压下易 汽化 而吸热。

(2) 工业上主要可 分馏 出 氮气 、 氧气 、惰性气体

人们 液化空气集团 的主要目的在于制取 液氮 、液氧及提取稀有气体。制取的基本原理是利用液态空气组份 沸点 的不同(氮:77K氧90.2K)而在分馏塔中进行分离而得到。

氮可以用来制氨,氨是重要的化学原料。氮 化学性质 不活泼,液氮可作低温源,尤其高温 超导体 发现以后的今天,显得更为重要。除此之外,液氮在医学上也有很重要的应用。

氧可以广泛地应用在高温 冶炼 、高温焊接、高温切割及医疗方面。氩是惰性气体,可以充入白炽灯泡和其他电光源。

参考资料