Ako vyrobiť kvapalný dusík? Dá sa vyrobiť doma?

Kvapalný dusík sa vyrába vo veľkých kryogenních zariadeniach deliacich vzduch na jednotlivé časti. Do nich vstupuje na začiatku normálny atmosférický vzduch, ten sa vyčistí a následne stlačí. Potom sa prudko schladí a následne rozdelí frakčne destiláciou. Doma ho týmto spôsobom nie je možné vyrobiť.

Výroba kvapalného dusíka

Výchozí látkou pre výrobu kvapalného dusíka je zmes tekutých plynov, teda vzduch, alebo plynný dusík. Najskôr je nutné vzduch zbaviť všetkých prachových častíc vo viacstupňové filtrácii. Čistý vzduch je ďalej zbavený vodných pár hydroskopickými adsorbéry, alebo kondenzáciou znížením rosného bodu podchladením. Oxid uhličitý je zo vzduchu odstránený absorpciou roztokom hydroxidu sodného. Pre skvapalnenie plynného dusíka je dôležité dosiahnutí kritickej teploty tj. Teploty, nad ktorú nemôže dusík ďalej existovať vkapalném stave. Skvapalnenie je teda možné len, ak dosiahneme teploty nižšie ako je teplota kritická. Kritická teplota dusíka je -146,0 ° C. Schladenie vzduchu pod kritickú teplotu je možné dvoma spôsobmi. Prvým je Lindeho spôsob expanziou cez škrtiaci ventil (obr. 3.1) Vzduch sa stlačením na 20Mpa zahreje, následne sa ochladí vchladiči. Kochlazení vzduchu sa využíva voda, strojné chladenie používané v chladiarenstve, alebo samotný expandujúci vzduch. Následne vzduch prudko expanduje na expanznej tryske do priestoru za tryskou snižším tlakom asi 2MPa. Expanziou vzduchu dochádza kjoule-Thomsonová efektu. Pri expanzii sa vzdialenosť medzi molekulami zväčšuje. Energia spotrebovaná na prekonanie síl medzi nimi spôsobí zníženie teploty. Druhým je Claudeho spôsob, kedy expandujúci plyn vykonáva mechanickú prácu prekonávaním odporu piestu. Vnútorná energia potrebná pre vykonanie práce spôsobí zníženie teploty. V praxi sa na skvapalňovanie plynov používa kombinácia oboch spôsobov. Pri počiatočnom schladenie sa využíva Claudeho metóda a na skvapalnenie Lindeho expanzie. Proces sa cyklicky opakuje. Vzduch je vždy po expanzii chladnejšie, až dosiahne teplotu kondenzácie v kvapalinu. Kvapalina, ktorá sa skladá predovšetkým zdusíku a kyslíka sa musí následne oddeliť na jednotlivé zložky vrektifikační kolóne.

Prihlásenie