Lichefierea gazelor

INTRODUCERE

Primele încercări de a lichefia un gaz datează încă de la sfârşitul secolului al XVIII-lea, când s-a reuşit să se lichefieze dioxidul de sulf prin răcire, respectiv numai prin supunerea lui la presiune ridicată. La începutul secolului al XIX-lea, Michael Faraday a putut lichefia dioxidul de carbon, acidul bromhidric, acidul iodhidric, fluorura de siliciu utilizând concomitent presiunea şi răcirea.

Principiile fundamentale ale procesului de fracţionare lichid-vapori sunt aplicabile întocmai şi la separarea oxigenului, azotului etc., din aer şi în consecinţă metodele folosite în alte cazuri sunt aplicabile şi în acesta. Ceea ce deosebeşte procesul de separare a aerului în componentele sale (fie acesta procedeul Linde, Claude sau Filipo) de alte procese de fracţionare este faptul că recuperarea căldurii se practică pe o scară foarte mare, în scopul măririi eficienţei termodinamice a procesului.

Lichefierea (condensarea) aerului se realizează prin comprimarea la o anumită presiune, urmată de o destindere printr-un ventil (efect de laminare Joule-Thompson) sau într-o turbină (maşină de destindere) în care se produce lucru mecanic. Fără introducerea pe scară largă a schimbătoarelor de căldură, nici ciclul izentalpic (Linde), nici ciclul izentropic (Claude) nu ar putea răci la o aşa temperatură aerul încât să aibă loc condensarea; numai prin repetarea ciclului şi folosirea schimbătoarelor de căldură, efectele cumulate sunt suficiente să răcească aerul la temperatura de condensare.

CAPITOLUL I

1. 1. EVOLUŢIA ŞI IMPORTANŢA ECONOMICĂ A SEPARĂRII AMESTECURILOR DE GAZE

În evoluţia separării gazelor în componente la temperaturi joase se pot distinge trei perioade, care se suprapun în parte, şi anume:

1. Perfecţionarea procedeului clasic de separare a aerului în componente, de la 1905 încoace;

2. Construirea de instalaţii pentru separarea aerului, prevăzute cu regeneratoare şi cu turbine de expansiune, de la 1930 până în prezent;

3. Separarea în componente a amestecurilor tehnice de gaze

Prima perioadă se caracterizează prin folosirea recuperatoarelor ca schimbatoare de caldură. Acestea constau dintr-un numar foarte mare de tuburi cu diametru relativ mic, pentru a oferi suprafeţe mari de transfer de căldură. A apărut prima instalaţie de oxigen, pentru o producţie de 10 Nm3/h şi o instalaţie de azot cu capacitatea de 120 Nm3/h.

O modificare hotărâtoare în dezvoltarea economică şi tehnică a procesului s-a produs în anul 1930 când s-a realizat propunerea de a se folosi ca acumulatoare de frig, în locul recuperatoarelor scumpe şi greu de construit, regeneratoare asemănătoare cu aparatele Cowper din uzinele siderurgice.

Cu această cotitură în domeniul tehnic începe a doua perioadă a separării amestecurilor de gaze, perioadă în care a devenit posibil să se prelucreze, în instalaţiile de separare, cantităţi de gaze de câteva ori mai mari, cu pierderi de presiune foarte mici.