24 Августа 2016 - Жидкий кислород

Кислород в жидком виде обладает приятным бледно-голубым цветом, но ярко выраженными криогенными свойствами. При соприкосновении с другими материалами может вызывать повышение их хрупкости.

Из газообразного состояния в жидкое кислород переходит при сильном охлаждении (до температуры −183 °C). Это одно из четырех его агрегатных состояний. Полученная жидкость обладает плотностью 1,14 г/см³ и является мощным окислителем. При соприкосновении с органикой может вызывать спонтанное ее возгорание. Поддерживает процесс горения, который сопровождается значительным выделением тепла.

Особенности и сфера применения жидкого кислорода
Данное вещество считается самым дешевым окислителем, которое применяется в ракетных двигателях. Используется с керосином или сжиженным водородом.

Кроме этого, сферой применения жидкого кислорода являются:

• космическая отрасль;
• работа систем жизнеобеспечения (дыхания) в военных самолетах и в подводных лодках;
• газовая промышленность;
• ВПК (изготовление взрывчатых веществ);
• медицина и др.

Рассматриваемое вещество резко увеличивает свой объем при переходе из жидкого в газообразное состояние: соотношение 1 к 860 при +20 °C. Например, один специализированный автоприцеп перевозит столько же сжиженного кислорода, сколько 11 автомобилей в 40-литровых баллонах, но в газообразном состоянии.

Для транспортировки данной жидкости используются специальные емкости, выполненные в виде термоса. Они состоят из следующих элементов:

• внутреннего бака (нержавейка);
• вакуумно-порошковой теплоизоляции;
• наружного кожуха (сталь).

В качестве уплотнителей используются материалы, не теряющие своих свойств при сильном охлаждении. К ним относятся отожженная медь и алюминий, паронит и фторопласты.

Промышленное получение жидкого кислорода

Производство данного вещества осуществляется из атмосферного воздуха на специальных установках методом криогенной ректификации. Принцип получения основан на разной температуре кипения основных составляющих: кислорода и азота.

Атмосферный воздух нагнетается в систему под давлением 5-7 атмосфер, после чего подвергается очистке и осушению. Далее он охлаждается до минусовой температуры, а также снова очищается через молекулярное сито от двуокиси углерода и паров воды.

Для перехода в жидкое состояние воздух должен иметь температуру почти −200 °C. Такое охлаждение достигается выполнением следующих шагов:

• циркуляцией через главный теплообменник криогенной камеры (до −175 °C);
• сбросом давления до 3-4 атмосфер.

Подготовленный сжиженный воздух подается в разделительные колонны среднего и низкого давления. Азот начинает испаряться при −196 °C, его пары поднимаются вверх емкости. При этом жидкий кислород (у которого температура кипения составляет −183 °C) остается внизу колонны.

Полученный продукт может подаваться потребителю по трубопроводу, транспортироваться в баллонах в газообразном состоянии или в специальных емкостях в виде жидкости.