1。液化
* それがどのように機能するか: 空気は非常に低い温度(-196°Cまたは-321°F未満)に冷却されます。これらの温度では、空気中のガスが液体に凝縮します。
* なぜそれが機能するのか: 異なるガスには沸点が異なります。温度を下げることにより、ガスを強制して状態を変化させ、沸点に基づいて分離できるようにします。
* プロセス:
* 圧縮: 空気が圧縮され、温度が上昇します。
* 冷却: 圧縮された空気は、冷媒を使用して冷却されます。これにより、空気が液化し始めるまで温度が低下します。
* 分数蒸留: 液化空気は、分数蒸留カラムを通過します。このコラムには異なる温度ゾーンがあり、異なるコンポーネントが凝縮して分離することができます。
2。膜分離
* それがどのように機能するか: 空気は半透過性膜を通過します。この膜により、特定のガスが他のガスをブロックしながら通過できます。
* なぜそれが機能するのか: 膜は、サイズと特性に基づいて特定のガスの通過を選択的に許可するように設計されています。たとえば、膜は窒素を保持しながら酸素を通過させることができます。
* プロセス: 空気は加圧され、膜を通して強制されます。異なるガスが異なる速度で浸透し、成分が分離されます。
3。吸着
* それがどのように機能するか: 空気は、特定のガスを選択的に吸着させる(結合する)材料に渡されます。
* なぜそれが機能するのか: 異なるガスには、吸着剤の材料にさまざまな親和性があります。一部のガスは、他のガスよりも強く結合します。
* プロセス: 空気は、吸着剤のベッドを通過します(活性炭など)。吸着剤材料は特定のガスを捕獲し、残りのガスを通過させます。
4。化学吸収
* それがどのように機能するか: 空気は、特定のガスと化学的に反応する液体溶液を通過します。
* なぜそれが機能するのか: 特定の液体は特定のガスと反応し、空気の流れからそれらを除去します。
* プロセス: 空気は、特定のガス成分(CO2など)と反応する溶液を通して泡立てられます。ガスは吸収され、空気から除去されます。
空気中の一般的に分離されたコンポーネント
* 窒素(N2): 製造、不活性雰囲気として、および肥料で使用されます。
* 酸素(O2): 病院、産業プロセス、ロケット燃料で使用されます。
* argon(ar): 溶接、照明、および不活性雰囲気として使用されます。
* 二酸化炭素(CO2): 炭酸飲料、火災抑制剤として、およびドライアイスの生産で使用されます。
キーポイント
*空気を分離するために使用される方法は、目的のコンポーネントと操作のスケールに依存します。
*分数蒸留は、空気をその主要な成分に分離するための最も一般的な産業方法です。
*膜分離は、小規模なアプリケーションのためのより効率的で省エネの方法です。
*化学吸収は、多くの場合、空気から特定の汚染物質を除去するために使用されます。