自然界で利用可能な空気は、純粋な気体の混合物で構成されています。これらのガスには、常に個々の原子 (希ガスなど) または原子ガス (ネオンなど)、またはさまざまな原子を含む化合物分子 (二酸化炭素など) が含まれます。これらのガスにはそれぞれ用途があります。また、各ガスを混合物から分離し、さらに使用するために純粋な形に変換する必要があります。この記事では、純粋なガスの混合物からの純粋なガスの製造について説明します。

ガスとは?

気体は、液体と固体以外の物質の 3 つの形態の 1 つです。明確な形やボリュームはありません。それが存在する容器または容器の形をとります。ガスは、以下にリストされているタイプのいずれかになります。

• 純ガス

• 混合ガス

• 複合ガス

純粋なガスとは?

純粋なガスは、個々の原子または希ガスと他の原子ガスの混合物で構成されています。それらは、多くの原子を持つ要素、または単一の化合物である可能性があります。

純ガスの例

純ガスの例:

• アセチレン

• 酸素

アセチレン

アセチレンは、1836 年に科学者であり化学の教授である Edmund Davy によって発見された、無味、無色、無臭のガス状元素です。このガスは、さまざまな産業用途に広く使用されています。アセチレンは、純粋な形では無色無臭です。このガスを安全対策なしで使用すると、爆発する可能性があり危険です。

アセチレンの用途

このガスは、次のような多くの分野で使用されています

• 溶接

• カット

• 化学生産

• 冶金加熱

• ガラス業界で

アセチレンの生産

このガスは、アセチレン ガス プラントで原材料の炭化カルシウム (CaC2) と水を混合することによって生成されます。炭化カルシウムは、高炉で石灰とコークスを混合することによって調製されます。これは、以下に示すように配合されています。

CaC₂+ 2H₂O 🠆 C₂H₂+Ca(OH)₂

ここで、

C₂H₂ 🠆 アセチレン

Ca(OH)₂ 🠆 水酸化炭素

アセチレンを生成するためのこの実験セットアップを下の図に示します。

アセチレンを生成する段階的な製造プロセスをブロック図で以下に説明します。

• プロセスは、炭化カルシウムをフーバーに送ることによって開始されます。

• 次に、水とC₂H₂を混ぜると、アセチレンが熱と水酸化カルシウムとともに瞬時に生成されます.反応中の圧力を維持するために、発電機内の圧力が低下した後、毎回炭化カルシウムが少量ずつ追加されます。

• このプロセス中に生成される熱は、このアセチレンを水に囲まれた冷却コンデンサーに通すことによって制御または最小化されます

• アセチレン ストリームの温度を下げるアンモニア スクラバーを使用して、このストリームから水を除去します。

• 塩化カルシウムを使用した中圧乾燥機も、流れに含まれる水分の大部分を除去するために使用されます。

• さらに、アルシンやホスフィンなどのストリーム内の不純物を除去するために、乾燥アセチレンを特別な清浄器でガスから除去されます。目的の製品が工業用アセチレンである場合、このステップは回避できます。

• その後、ガスは一連の高圧乾燥機に送られ、油分と水分が除去されます。

• アセチレンは、最終的にアセトンと多孔質モノリシック マス フィラーを含むシリンダーに圧縮されます。アセトンとアセチレンの比率は常に一定です。ただし、シリンダーのサイズによって異なる場合があります。

• この空気圧縮機は、アセトン ポンプ、スラリー ポンプ、作動するボール バルブの機能を助けます。

酸素

酸素は、周期表のカルコゲン族に属する無味無色無臭の気体元素です。反応性が高く、優れた酸化剤であるため、酸化物やその他の化合物を容易に形成します。水素、ヘリウムに次いで宇宙で3番目に大きい元素です。

酸素の製造

酸素は多くの技術を使用して製造できます。シンプルで自然な技術の 1 つが光合成です。

光合成による酸素の生成

光合成中、植物は土壌と空気から二酸化炭素と水を吸収します。植物細胞内で水分子が酸化されて電子が失われるのに対し、二酸化炭素は還元されて電子の獲得が見られます。その後、CO2 は酸素に変換され、空気中に放出されます。

光合成は次の式で説明されます。

6CO₂+6H₂O🠆C₆H₁₂O₆+6O₂

ここで、

CO₂ は二酸化炭素です

H₂O は水です

C₆H₁₂O₆ は炭水化物です

極低温蒸留法による酸素の生成

これは、酸素を生成するために最も一般的に使用される方法です。 1895 年にカール フォン リンデによって開発されました。このプロセスでは、酸素がアルゴン、窒素、その他の元素から分離されます。この方法で約99%の純酸素が得られると言われています。極低温という用語は低温に関連し、蒸留は元素の沸点に基づいて混合物中の元素を分離する方法を指します。

空気の極低温蒸留のブロック図を以下に示します:

酸素の段階的な製造プロセスを以下に説明します。

• 前処理

• 入ってくる空気の圧縮と冷却

• 二酸化炭素の除去

• 熱伝達

• 空気蒸留

前処理

• このプロセスには、空気をフィルターに通し、浄化することが含まれます。

• このろ過された空気は圧縮され、いくつかのインタークーラーに送られ、空気を冷却します。

• これは、空気中に存在するすべての二酸化炭素を完全に除去する重要なステップです。機器を詰まらせる可能性があり、低温で凍結すると損傷する可能性があるため、下流のユニットに渡されます。

熱伝達と空気の冷却

ろ過された空気は、上に示すように熱交換コンポーネントに供給され、そこで冷却され、さらに他のユニットに渡されます。

空気蒸留

• 酸素製造手順の最終ステップです。

• 窒素は蒸留塔 (通常は窒素用) を使用して分離されます。

• 2 つの蒸留塔は、ガスを非常に純粋にする場合にも使用されます。

• 酸素分離には 2 つの蒸留塔も必要です。最初の塔は高圧に、2 番目の塔は低圧に維持されます。圧力。

• 酸素からアルゴンを除去するために、サイド ストリームを使用して除去します。

結論

この記事では、純ガスと純ガスの製造方法について説明しました。純粋なガスの製造に関する質問やクエリがある場合は、私たちの記事をブックマークして参照し、純粋なガスの概念を理解してください。