يتطلب فصل النيتروجين عن الأكسجين في التقطير الهوائي السائل عملية محددة لاستغلال الاختلافات في نقاط غليانها. تستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في إنتاج غاز النيتروجين عالي النقاء لمختلف التطبيقات الصناعية.
كيفية فصل النيتروجين عن الأوكسجين
يستخدم التقطير الهوائي السائل ، المعروف أيضًا باسم التقطير المبرد ، نقاط الغليان المختلفة للمكونات في الخليط الغازي لتحقيق الفصل. في هذه الحالة ، يتم استخدام الهواء السائل ، الذي يتكون من النيتروجين والأكسجين كمادة البداية. تستفيد العملية من نقطة غليان النيتروجين المنخفضة (-196 درجة مئوية) مقارنة بالأكسجين (-183 درجة مئوية).
تتضمن الخطوة الأولى ضغط الهواء السائل وتبريده إلى درجة حرارة أعلى بقليل من درجة غليان النيتروجين. يؤدي هذا إلى تبخر النيتروجين بينما يظل الأكسجين في الحالة السائلة. ثم يتم جمع البخار الناتج وتمريره عبر عمود تجزئة ، مما يسمح بمزيد من الفصل.
داخل عمود التجزئة ، يرتفع البخار ويتكثف على الصواني أو مواد التعبئة ، مما يؤدي إلى تغيرات في درجات الحرارة على طول ارتفاعه. تنخفض درجة الحرارة تدريجياً مع صعود البخار ، لتصل إلى نقطة غليان النيتروجين. يؤدي هذا إلى تكثف النيتروجين ، بينما يستمر الأكسجين في الارتفاع كغاز.
يتم جمع النيتروجين المكثف كسائل ، بينما يخرج الغاز المتبقي المخصب بالأكسجين من الجزء العلوي لعمود التجزئة. لتنقية النيتروجين بشكل أكبر ، يمكن أن يخضع لمراحل متعددة من التقطير ، في كل مرة يزيد تركيز النيتروجين ويقلل من وجود الشوائب الأخرى.
يمكن بعد ذلك جمع النيتروجين المفصول واستخدامه في العديد من العمليات الصناعية التي تتطلب جوًا خاملًا أو مصدرًا للنيتروجين عالي النقاء.
التقطير الهوائي السائل عملية كثيفة الطاقة بسبب درجات الحرارة المنخفضة للغاية. لتحسين الكفاءة ، يتم استخدام تقنيات ومعدات مبردة متقدمة ، مثل المبادلات الحرارية وأنظمة التبريد ، لاستعادة وإعادة تدوير الطاقة داخل النظام.
في الختام فإن فصل النيتروجين عن الأكسجين في التقطير الهوائي السائل يعتمد على الاختلافات في نقاط الغليان. من خلال التحكم الدقيق في درجة الحرارة واستخدام أعمدة التجزئة ، من الممكن تحقيق درجة عالية من الفصل وإنتاج غاز النيتروجين النقي للتطبيقات الصناعية.
