Technické plyny

V plynném skupenství se vyskytuje vodík, kyslík, dusík, chlor a fluor. Dalšími plyny jsou různé sloučeniny, např. oxid uhličitý.

 Vzduch je směs plynů obsahující 78% dusíku, 21% kyslíku, 0,9% argonu, vzácné plyny + oxid uhličitý a proměnlivé množství páry. Složení vzduchu se mění s nadmořskou výškou.  

Dusík - hlavní složka atmosféry, bod varu je nízký - 196°C, málo reaktivní plyn. Použití: výroba amoniaku, inertní atmosféra, chlazení.

Kyslík - produktem fotosyntézy rostlin, bod varu - 183°C, velmi reaktivní plyn. Použití: silné oxidační činidlo, ocelárny, zdravotnictví, svařování.

Dusík a kyslík se ze vzduchu získává destilací zkapalněného vzduchu, nebo metodou PSA.

DESTILACE VZDUCHU

Abychom mohli provést destilaci vzduchu, je nutné jej převést do kapalného skupenství, to se provádí tlakem. Abychom to mohli provést tlakem, je nutné ochladit plyn pod tzv. kritickou teplotu.

Kritická teplota: Nejvyšší teplota, při které lze plyn zkapalnit tlakem. Této teplotě odpovídá kritický tlak.

Ochlazení plynu pod kritickou teplotu lze vyžít dva způsoby:

1. Chlazení: využívá se odpařování kap. s nízkým bodem varu a vysokým výparným teplem (např.amoniak)
2. Adiabatická expanze: K tomu se využívá tzv. Joule Thompsonův  efekt- expanzí plynu do vakua se spotřebuje energie na překonání přitažlivých mezimolekulárních sil. Spotřeba energie se projeví ochlazením plynu.

Dělení zkapalněného vzduchu se provádí v tzv. Haylendově koloně (destilační dělení).

Princip:  Spodní část kolony je tlaková, horní část kolony je atmosférická.

Ve spodní části dojde k rozdělení nastřikovaného zkapalněného vzduchu na vzduch obohacený o kyslík a vzduch obohacený o dusík(těkavější, drží se nahoře). V kondenzátoru kondenzuje vzduch obohacený o dusík pomocí zkapalněného kyslíku z atmosférické části kolony. Zkapalněný vzduch obohacený o dusík se z kondenzátoru nastřikuje do atmosférické části kolony. Kapalný vzduch obohacený o kyslík se taky nastřikuje do atmosférické části kolony. Zde se destilace dokončí. Plynný dusík odchází hlavou kolony, kyslík se v kondenzátoru odpaří a odvádí se jako plyn.

ZPRACOVÁNÍ VZDUCHU METODOU PSA
Metoda PSA je založena na adsorbci plynu na molekulových sítech ( různá afinita= schopnost poutat se) dusíku nebo kyslíku k různým materiálům.

Izolace dusíku - selektivní adsorbce za zvýšeného tlaku na molekulových sítech na bázi aktivního uhlí odchází dusík. Vedle sebe pracují 2 adsorbéry. V prvním probíhá adsorbce kyslíku a ve druhém uvolnění zachyceného kyslíku snížením tlaku = regenerace.

Izolace kyslíku - adsorbuje se dusík za zvýšeného tlaku na molekulových sítech na bázi zeolitů ( hlinitokřemičitany)

Výhodou metody PSA (na rozdíl od destilace) je nižší spotřeba energie, tudíž menší náklady.