Как се получава аргонов газ. Голяма енциклопедия за нефт и газ
В съвременния свят всеки ден става все по-търсено и по-важно. Този газ "работи" в прозорци и лазери с двоен стъклопакет, лампи с нажежаема жичка и заваряване на метали. Той предпазва храната от гнилостни бактерии и спомага за гасене на пожари. От обхвата на това инертен газ става все по-важен и въпросът за получаването му става все по-важен.
Повърхността на Титан се счита за лош отражател за тези радиовълни, така че те могат да бъдат отразени от течен лед в подземен океан. Атмосферата на Титан. Титан е единствената луна, за която се знае, че има зряла атмосфера, съставена от повече от просто следи от газ. Наблюдения от сондата Вояджър показват, че атмосферата на Титан е по-плътна от тази на нашата планета, с повърхностно налягане 1,45 пъти повече от тази на Земята. Атмосферата на Титан е около 1,9 пъти по-голяма от тази на Земята. Той съдържа облачни покрития, които блокират по-голямата част от видимата светлина от Слънцето, но също така и други източници, които блокират гледката към повърхността на Титан.
След като Релей открил непознат досега газ при експерименти с въздуха, той заедно с Рамзи започнал серия от експерименти, за да проучи неговите свойства. За целта беше необходимо да се получи достатъчно количество неизследван газ. Разграничаваше се по два начина. Когато преминаха електрически искри, кислородът се свързва с азот, което прави възможно отделянето на аргон. Друг начин беше усвояването на азота от нагрятия магнезий. Към днешна дата нито един от тези методи няма промишлено значение.
Атмосферата е толкова гъста, че гравитацията е толкова малка, че хората могат да летят през нея, ако прикрепят крилата си. Ниската гравитация на Титан означава, че атмосферата му е много по-широка от тази на Земята. Дори на разстояние от 975 км сондата Касини трябваше да извърши корекции, за да поддържа стабилно орбитално забавяне. Атмосферата на Титан е непрозрачна при много дължини на вълната и пълният спектър на твърдата обработка не може да бъде получен отвън. Сондата Хюйгенс не можеше да определи посоката на слизане на Слънцето, но успя да заснеме изображения от повърхността на планетата.
Съвременната индустрия най-често получава нискотемпературна ректификация на въздуха. Той е и един от най-широко използваните методи за производство на чист кислород и азот. така получени като страничен продукт. При промишленото производство на амоняк аргонът също се получава като страничен продукт.
Съвременни технологии за производство на аргон.
Изобилието на метан в атмосферата на Титан беше десет пъти по-високо, а атмосферното налягане беше поне два пъти по-високо от прогнозираното. Атмосферата на Титан е единствената гъста атмосфера, богата на азот в Слънчевата система, прилежаща към Земята. Атмосферният състав в стратосферата е 98,4% азот, с остатък от 1,1% метан и водород. Тъй като метанът се кондензира в атмосферата на голяма надморска височина, неговото изобилие нараства с намаляване на височината при тропопаузата на 32 км, с нива от 4,9% между 8 км и повърхността му.
Има следи от други въглеводороди като етан, диацетилен, метилацетилен, ацетилен и пропан, както и други газове като цианоацетилен, цианид, въглероден диоксид, цианоген, аргон и хелий. Оранжевият цвят, както се вижда от космоса, би могъл да се получи от други химически комплекси в малки количества, евентуално платени, органични седименти като смола. Смята се, че въглеводородите се образуват в горната атмосфера на Титан при реакции, резултат от разсейването на метана чрез ултравиолетова светлина от слънцето, образувайки гъста оранжева мъгла.
Криогенен метод
По-голямата част от него, която се използва за най-различни цели в различни индустрии, се получава в апарат за отделяне на въздух, криогенно отделяне на втечнен въздух. В този случай той се разделя на съставни газове. Голяма част от кислорода и азота, получени в индустрията, се получават по този начин.
Тяхната структура все още не е известна, но те се считат за толини и могат да формират основата за образуването на по-сложни молекулярни структури като полициклични ароматни въглеводороди. Слънчевата енергия е трябвало да преобразува всички следи от метан от атмосферата на Титан в по-сложни въглеводороди за 50 милиона години - кратък период в сравнение с възрастта на Слънчевата система. Това предполага, че метанът по някакъв начин се зарежда на повърхността или дълбоко в Титан. Изглежда невъзможно Титан да агрегира атмосферата от ранната мъглявина на Сатурн по време на нейното формиране.
Принципът на работа на криогенна дестилационна колона се основава на разликата в точките на кипене на газовете, които съставят атмосферен въздух. Веществата с ниско кипене, като хелий и неон, завършват като пари в горната част на колоната. По-трудните за сваряване криптон и ксенон остават като течност отдолу. заедно с кислород и азот принадлежи към средната фракция. Тъй като се различава само с няколко градуса от техните точки на кипене, това донякъде усложнява процеса на получаването му.
В този случай тя трябва да има подобно атмосферно изобилие за слънчевата мъглявина, включително водород и неон. Много астрономи предполагат, че произходът на метан в атмосферата на Титан е спътник, освободен от криовулканични изригвания. Възможният биологичен произход на метан не е изключен.
Съществува и модел на циркулация на въздуха, обозначен като посока на въртене на Титан от запад на изток. Йоносферата на Титан също е много по-сложна от Земята, като основната йоносфера е на 200 км, но с допълнително покритие на частиците, запълнено на 63 км. Това разделя атмосферата на Титан на два термина с отделни радио резонанси. Природните радиовълни на Титан обаче не са ясни, тъй като не изглежда да са с голяма светлинна активност.
Следователно, на около една трета от височината на основната колона, има разклонителна тръба, през която аргонова фракция, съдържаща около десет до дванадесет процента от този газ, се изхвърля в специална колона. Тук се извършва повторно коригиране. Азотът, до по-летливо вещество, се изкачва нагоре по колоните, а по-тежкият кислород се спуска надолу.
Климата. Температурата на повърхността на Титан е -179 градуса по Целзий. При тази температура замръзналата вода не се сублимира и не се изпарява, така че атмосферата е почти лишена от водни пари. Мъглата в атмосферата на Титан допринася за анти-парниковия ефект на спътника, отразяващ слънчевата светлина обратно в космоса, което прави повърхността му значително по-студена от горната му атмосфера. Сателитът получава приблизително 1% от количеството слънчева светлина, което Terra получава.
Облаците на Титан, вероятно съставени от метан, етан или друга проста органична материя, са разпръснати и разпръснати из мъглата. Този атмосферен метан създава парников ефект върху повърхността на Титан, без който Титан би бил много по-студен. Изображенията от южното полукълбо на Титан, заснети в течение на една година, показват, че те са отглеждани и захранвани от сезонни въглеводородни валежи.
След частично отделяне на кислород и азот остава смес, чието съдържание на аргон варира от 94 до 85 процента. Такива „сурови“ подлежат на допълнително лечение. Примесите на азот, съставляващи от три до пет процента от сместа, се отстраняват чрез ректификация. А три до десет процента кислород се отстраняват чрез адсорбция или чрез химически средства, свързвайки го с водород или сяра. В резултат на това чистотата на произведения аргон достига 99,99%.
Симулации на глобални модели на вятъра, базирани на информация за скоростта на вятъра в Хюйгенс, показаха, че атмосферата на Титан циркулира в една огромна клетка Хадли Топлият въздух се издига в южното полукълбо на Титан - лятно преживяване при спускането на Хюйгенс - и се потопява в северното полукълбо, което води до течения на височина от юг на север и въздушни течения със слаб вятър от север на юг. Такава голяма клетка на Хадли е възможна само в бавно въртящ се свят като Титан. Движението на вятъра в камерата от полюс до полюс изглежда е фокусирано върху стратосферата.
Страничен продукт от производството на амоняк
Друг източник на производство на аргон е производството на амоняк. В този случай този газ е отпадък - примес, остатък, извлечен от азота, необходим за синтеза на амоняк. , която служи като суровина за производството на амоняк, не предполага такова пречистване, като избавяне от примесите на аргон. След взаимодействието на азот и водород с образуването на амоняк той просто остава като нереагирал остатък.
Симулациите приеха възможността за промяна на всеки 12 години с 3-годишен преходен период през Титановата година. Тази клетка създава глобална лента ниско налягане, което е следствие от промените в зоната на междутропичното сближаване. Въпреки това, за разлика от Тера, където океаните са ограничени в тази област от тропиците, Титан, областта пресича разстоянието между двата полюса, които носят облаци от метанов дъжд. Това означава, че Титан, въпреки студените температури, ще има тропически климат.
Броят на метановите езера, видими близо до южния полюс на Титан, е по-малък от броя на езерата в близост до северния полюс. Тъй като южният полюс в момента е през лятото, а северният през зимата, нова хипотеза би била, че метановите дъждове достигат до полюсите през зимата, а метанът се изпарява през лятото.
Мембранна или дифузионна технология
Тази технология възниква през седемдесетте години на миналия век. Това е икономически изгоден начин за производство на газове чрез отделянето им от въздуха. Принципът на този метод е, че газовата смес, в този случай въздух, преминава през мембраната.
Атомите и молекулите на различни газове се различават по размер. Мембраната позволява да преминават само молекули или атоми до определен диаметър, по-големите остават от другата страна. В съвременната индустрия за отделяне на газ се използват най-новите мембрани за кухи влакна от пето поколение, които имат по-добри качества от предишните им версии.
Въпреки че мисията Касини-Хюйгенс не е била подготвена да предостави доказателства за сложна биология или организми, тя показва обкръжението на Титан, което в много отношения е сходно с теоретизираната земя за първоначалната Земя. Изследователите смятат, че атмосферата на примитивната Тера е била подобна по състав на тази на Титан, с изключение на водната пара на Титан. Много хипотези са разработени и се опитват да осигурят мост или стъпка към химическата или биологичната еволюция.
Образуване на сложни молекули. Експериментът Милър-Урей и редица други експерименти показват, че сложни молекули и полимерни вещества като мита могат да се образуват чрез добавяне на ултравиолетово лъчение в атмосфера като тази на Титан. Реакцията започва с дисоциацията на азот и метан, за да се образува цианид на водород и ацетилен. Други реакции са интензивно изследвани.
Адсорбционна технология
През петдесетте години на ХХ век се появява метод на адсорбционно отделяне газови смеси... Тя се основава на способността на адсорбентите да селектират избирателно определен газ. По принцип този метод се използва за извличане на азот и кислород от въздуха. За това отделяне се използват предимно синтетични зеолити, както и естествени минерали: клиноптилолит и морденит.
Хорст също откри аминокиселини, градивните елементи на протеините. Тя каза, че за първи път в този експеримент са открити основи на нуклеотиди и аминокиселини без присъствието на течна вода. Възможни жилищни зони в метрото. Лабораторните симулации доведоха до предположението, че Титан може да има достатъчно органичен материал, за да започне химическа еволюция, подобна на тази, която съществуваше, когато животът започна на Земята.
Въпреки че аналогията предполага наличието на течна вода за по-дълъг период, отколкото се наблюдава в момента, някои теории предполагат, че течната вода от удар може да се съхранява под замръзнала и изолирана обвивка. Наблюдавано е също, че дълбоко под повърхността на спътника може да съществува океан от течен амоняк. Един модел предлага разрешаването на амоняк и вода на около 200 км под земната кора на замръзналата вода, условията, които са крайни според земните стандарти, са мерки за осигуряване на оцеляването на живота.
Обичайната криогенна ректификационна технология за отделяне на аргон от атмосферния въздух позволява получаването му в големи обеми. Но високата цена и сложността на производството на аргон по този начин вдъхновява изобретателите да търсят по-удобен и по-евтин начин за получаване на този газ в правилната сума... Все по-голямото търсене на този газ стимулира нови изследвания в тази индустрия. В момента се разработват адсорбционни и мембранни методи за получаване
Преносът на топлина между вътрешния и горния капак ще бъде от решаващо значение за поддържане на живота под подземния океан. Откриването на микробния живот на Титан ще зависи от неговите биогенни ефекти. Например, беше проучена възможността за атмосферен метан и биологичен азот.
Повърхността изглежда почти изчезва, което може да доведе до нейното потребление от метаногенни форми на живот. Крис Маккей, който е съгласен, че присъствието на живот е възможно обяснение на данните за водорода и ацетилена, предупреждава, че други обяснения сега изглеждат по-правдоподобни: вероятността резултатите да бъдат причинени от човешка грешка или наличието на някои неизвестни катализатори в почвата, поясни той. че такъв катализатор, активен при 95 К, би бил голям пробив сам по себе си.
Производството на аргон чрез мембранни и адсорбционни методи е по-евтино. Но създаването на големи високоефективни адсорбционни или дифузионни инсталации за производство на аргон е трудно физически свойства самите материали.
Интересни факти
По отношение на обем и маса, след азот и кислород аргонът е най-разпространеният газ в атмосферата. В земната атмосфера той представлява приблизително 1,3 процента от общата му маса и 0,9 процента от обема му.
Обсъжда се ефективността на използването на метан като местообитание срещу вода; водата е далеч по-добър разтворител от метана, което улеснява транспортирането на вещества в клетката, докато по-ниската химична реактивност на метана улеснява образуването на големи структури като протеини.
Поради тези трудности изследователи като Джонатан Лунин считат Титан за по-малко жизнеспособен като експеримент за изучаване на теории за условията, които са преобладавали преди живота на Земята. Ако самият живот не съществува на Титан, пребиотичните условия на околната среда на Титаник и свързаната с тях органична химия все още представляват голям интерес за разбиране на ранната история на биосферата на Земята. Използването на Титан като пребиотичен експеримент включва не само наблюдение на космическите сонди, но и лабораторни експерименти и химическо и фотохимично моделиране на Земята.
Земната атмосфера осигурява почти неизчерпаем източник. Освен това почти целият аргон, използван от човечеството, се връща в атмосферата във форма, непроменена от гледна точка на физиката и химията. С изключение на малък брой атоми, счупен в хода на изследванията, проведени с цел получаване на нови изотопи и вещества.
Смята се, че влиянието на Земята върху големи астероиди и комети е причинило изчезването на стотици милиони скални фрагменти, натоварени с микроби, поради гравитацията на Земята. Изчисленията показват, че редица от тези микробни фрагменти биха срещнали много тела в Слънчевата система, включително Титан. От друга страна, Джонатан Лунин твърди, че всяко живо същество, живеещо на въглеводородните въглеводородни езера на Титан, трябва да бъде толкова химически различно от живота на Земята, че би било невъзможно някой да бъде прародител на друг.
След малко над 6 милиарда години, когато Слънцето стане червен гигант, повърхностната температура ще се повиши до -70 градуса по Целзий, докато на повърхността се появяват стабилни океани в смес от вода и амоняк. Тъй като слънчевата ултравиолетова радиация намалява, мъглата в горната атмосфера на Титан ще се разпадне, спирайки анти парниковия ефект върху повърхността и позволява на парниковия ефект, създаден от атмосферния метан, да играе по-голяма роля. Тези условия заедно ще създадат приятна среда за екзотични форми на живот и ще продължат стотици милиони години.
На територията на Украйна чист аргон и други промишлени газове могат да бъдат закупени от DP Air Gas. В допълнение, компанията доставя газове в цялата Украйна. Както и поддръжка на газово оборудване. По-подробна информация за обхвата и услугите, предлагани от DP Air Gas, можете да намерите.
Всички знаем, че аргонът се използва за заваряване на различни метали, но не всички се замислят какво представлява този химичен елемент. Междувременно историята му е богата на събития. Показателно е, че аргонът е изключителен образец от периодичната таблица, който няма аналози. Самият учен се чудеше по едно време как изобщо може да стигне до тук.
Атмосферата съдържа около 0,9% от този газ. Подобно на азота, той има неутрален характер, безцветен и без мирис. Не е подходящ за поддържане на живот, но е просто незаменим в някои области на човешката дейност.
Малка екскурзия в историята
За първи път е открит от англичанин и физик по образование Г. Кавендиш, който забелязва присъствието във въздуха на нещо ново, устойчиво на химическа атака. За съжаление Кавендиш никога не е открил природата на новия газ. Малко над сто години по-късно друг учен, Джон Уилям Страт, забеляза това. Той стигна до извода, че в азота от въздуха има някакъв примес на газ с неизвестен произход, но това е аргон или нещо друго, той все още не можеше да разбере.
В същото време газът не реагира с различни метали, хлор, киселини, основи. Тоест от химическа гледна точка това беше инертно. Друга изненада беше откритието - молекулата на новия газ включва само един атом. И по това време подобен състав от газове все още не беше известен.
Публичното обявяване на новия газ шокира много учени от цял \u200b\u200bсвят - как бихте могли да пренебрегнете нов газ във въздуха по време на много научни изследвания и експерименти ?! Но не всички учени, включително Менделеев, вярвали в откритието. Съдейки по атомната маса на новия газ (39.9), той трябва да бъде разположен между калий (39.1) и калций (40.1), но позицията вече е заета.
Както споменахме, аргонът има богата и детективска история. Известно време беше забравено, но след откриването на хелий, новият газ беше официално признат. Решено е да се отдели отделна нулева позиция за него, разположена между халогени и алкални метали.
Имоти
Наред с други инертни газове, които са включени в тежката група, аргонът се счита за най-лекия. Масата му надвишава теглото на въздуха с 1,38 пъти. Газът се превръща в течно състояние при температура от -185,9 ° С, а при -189,4 ° С и нормално налягане се втвърдява.
Аргонът се различава от хелия и неона по това, че е в състояние да се разтвори във вода - при температура 20 градуса в количество от 3,3 мл в сто грама течност. Но в редица органични разтвори газът се разтваря по-добре. Излагането на електрически ток го прави сияещо, поради което е широко използвано в осветителното оборудване.
Биолозите са открили още едно полезно свойство, което аргонът притежава. Това е един вид среда, в която растението се чувства отлично, доказано от експерименти. И така, бидейки в газова атмосфера, засадените семена от ориз, царевица, краставици и ръж покълнаха. В различна атмосфера, където 98% е аргон и 2% е кислород, зеленчуковите култури като моркови, маруля и лук покълват добре.
Особено характерно е, че съдържанието на този газ в земната кора е много по-високо от останалите елементи от неговата група. Приблизителното му съдържание е 0,04 g на тон. Това е 14 пъти повече от количеството хелий и 57 пъти повече от количеството на неона. Що се отнася до Вселената около нас, има още повече от нея, особено на различни звезди и в мъглявините. Според някои оценки в необятното пространство има повече аргон, отколкото хлор, фосфор, калций или калий, които са в изобилие на Земята.
Получаване на газ
Този аргон в цилиндри, в който често го намираме, е неизчерпаем източник. Освен това, във всеки случай, той се връща в атмосферата поради факта, че не се променя физически или химически по време на употреба. Изключение могат да бъдат случаите, когато се консумира малко количество изотопи на аргон за получаване на нови изотопи и елементи в хода на ядрените реакции.
В промишлеността газът се произвежда чрез отделяне на въздуха на кислород и азот. В резултат на това газът се ражда като страничен продукт. За това се използва специално промишлено оборудване за двойна ректификация с две колони с високо и ниско налягане и междинен кондензатор-изпарител. В допълнение, отпадъците от производството на амоняк могат да бъдат използвани за производството на аргон.
Област на приложение
Аргонът се използва в няколко области:
- хранително-вкусовата промишленост;
- металургия;
- научни изследвания и експерименти;
- заваръчни работи;
- електроника;
- автомобилна индустрия.
Този неутрален газ е разположен вътре в електрическите крака, което забавя изпаряването на волфрамовата намотка вътре. Поради това свойство, въз основа на този газ се използва широко. заваръчна машина... Argon ви позволява надеждно да свържете части, изработени от алуминий и дуралумин.
Газът стана широко разпространен, когато създаде защитна и инертна атмосфера. Това обикновено е необходимо за термичната обработка на онези метали, които лесно се окисляват. В аргонова атмосфера кристалите растат добре, за да получат полупроводникови елементи или ултрачисти материали.
Предимства и недостатъци на използването на аргон при заваряване
Argon предлага определени предимства в областта на заваряването. На първо място, металните части не се нагряват толкова много по време на заваряване. Това избягва деформация. Други предимства включват:
- надеждна защита на заварения шев;
- скоростта е порядък по-голям;
- процесът е лесен за контрол;
- заваряването може да бъде механизирано или напълно превключено в автоматичен режим;
- възможност за свързване на части, изработени от различни метали.
В същото време заваряването на аргон предполага редица недостатъци:
- при заваряване се появява ултравиолетово лъчение;
- за да се използва високо амперна дъга, е необходимо висококачествено охлаждане;
- трудна работа на открито или в течение.
Въпреки това, с толкова много предимства, е трудно да се подценява значението на аргоновото заваряване.
Предпазни мерки
Внимавайте, когато използвате аргон. Въпреки че газът е нетоксичен, той може да причини задушаване, като замести или втечни кислород. Затова е изключително важно да се контролира количеството на O 2 във въздуха (най-малко 19%) с помощта на специални устройства, ръчни или автоматични.
Работата с течен газ изисква изключително внимание, тъй като ниската температура на аргон може да причини силно измръзване на кожата и увреждане на очната мембрана. Носете очила и предпазно облекло. Лицата, които трябва да работят в аргонова атмосфера, трябва да носят противогази или други изолационни кислородни устройства.
