Elementar azot ishlab chiqarish texnologiyasi Reja

Elementar azot ishlab chiqarish texnologiyasi


Reja :

1. 
   Atmosfera havosini ajratish usullari.
   
2. 
   Sovuqlik hosil qilish nazariy asoslari.
   
3. 
   Real gazlarni holat tenglamalari.
   
4. 
   Kriyogen qurilmalar tsikllari guruxlari.
   

ATMOSFERA XAVOSINI AJRATISH USULLARI.
Ximiya va metallurgiya sanoatlarida O₂, N₂, va bir qator inert gazlar-argon, kripton, geliy, neonlar toza xolatda keng kullanadi. Texnikada toza azot (sifati 99,999% N₂), texnik kislorod (sifati 99,5% O₂) va texnologik kislorod ( 95-97% O₂) ko’proq foydalaniladi. Bunday toza gazlarni olishni 2 xil usuli bor:

1. 
   Kimyoviy .
   
2. 
   Fizik. Kimyoviy usulga:
   

1) Barcha O₂ ajraladigan kimyoviy reaktsiyalar kiradi:
2)
SO₃ = SO₂ + O,5O₂ - Q; (1).
2NO₂ = 2NO + O₂ - Q (2).
Bularni amaliy jixatdan amalga oshirish kiyin, chunki aralashmalar ko’pdir. Kuydirilgan misni ustidan xavoni o’tkazsak:

Cu +(0,5O₂ +N₂)_XAVO = CuO +N₂ (3).
Bu usulni amalga oshirish uchun energiya ko’p sarflanadi.
Piragollol orqali xavo aralashmasi utkazilsa, O₂ yutib qolinib, N₂ toza xolda chikadi;bu kimmat usuldir.
Fizik usulga kuyidagilar kiradi:
Xavoni komponentlarga ajratishni paramagnit usuli,
Markazdan kochma kuch asosida ajratish. Komponentlar zichligi:

N₂ = 1,25 g/l; O₂ = 1,44 g/l;
Markazda azot, chetda O₂ ajralishi mumkin. Lekin bu usul xam qimmat, qo’llanilmaydi.

Suyuq xavoni fraktsion bug’latish yoki kondensatsiyalash usuli. Buning uchun havoni deyarli suyultirish kerak; buni istib bug’latsak, temperaturasi pastrok bulgan komponent bug xolida ajralib chikadi, bunda birinchi bulib azot uchadi, chunki azot va kislorodning kaynash temperaturalari xar xil, azotniki -195,8^oS bo’lsa, kislorodniki esa - 183^oS atrofida (bosim bir atmosfera bo’lgan sharoitda). Bunda deyarli ikkala komponennt xam ajralib chikadi, chunki kaynash temperaturalari bir-biriga yakin bulgani uchun. SHu munosabat bilan texnikada xavoni ajratib, toza azot va kislorod olish uchun rektifikatsiya usuli kullaniladi. Rektifikatsiya - bu suyuk moddalarni kup marotaba buglatish vam suyultirish jaraenidir. Lekin rektifikatsiyani amalga oshirish uchun esa xavoni avvalom bor sovutib, suyuklikka utkazish kerak.
SOVUQLIKNI XOSIL QILISH NAZARIY ASOSLARI.
Atmosfera xavosi olti atmosfera bosimda minus 173 -176^oS atrofida suyuklikka utadi. Buning uchun juda kup mikdorda sovuqlik ishlab chikarish kerakdir. Sovuqlik uch xilga bulinadi:

1. 
   Urtacha sovuqlik minus 45^oS gacha;
   
2. 
   Mutadil sovuqlik minus 100^oS gacha;
   
3. 
   CHukur sovuqlik minus 100^oS dan minus 273,16^oS gacha.
   

Texnikada 120 gradus Kelvin(-153^oS ) dan past xaroratni kriogen texnikasi deyiladi.Umuman past xarorat olishni ikki usuli bor:
1)Kimyoviy;
2)Fizik;
Kimyoviy usulga barcha endotermik reaktsiyalar misol bulishi mumkin. Ammo bu usulda urtacha xaroratgacha, ya’ni minus 45^oS gacha sovuqlik olish mumkin. SHuning uchun fizik usul ishlatiladi. Bunga misol bulib suyultirilgan moddalarni buglatish jarayonini kursatish mumkin. Masalan suyuk ammiakni buglanishi - minus 45^oS gacha sovuqlik beradi. Ammo bu usul bilan chukur sovuqlik olib bulmaydi. Fizik usullardan biri yukori bosimda sikilgan gazlarni drossellash, ya’ni kengayish xisobiga olish mumkin. Bu jarayon ikki xil bulishi mumkin:
1.Oddiy drossellash, ya’ni sikilgan gazlarni izoentalp kengayishi, Iqconst. Bu jarayon xech kanday foydali ish bajarmasdan oddiy kuvurlarda amalga oshiriladi.
2.Izoentrop boglanish, S=const, Bu jarayon kimmat baxo detanderda amalga oshiriladi, tashki ish bajarish yuli bilan.
Bu jarayonlarning xammasidan riyal gazlar ishtrok etadi; ammo nazariyotda ikki xil gaz: ideal va real gazlar ishlatiladi.Ideal gaz deb,atom molekullari xech kanday tortishish va xech kanday itarish kuchiga ega bulmagan xayoliy gazga aytiladi.Real gaz deb,esa, atom molekullar uzaro tortishish va itarish kuchiga ega bulgan xamda uz xususiy xajmiga ega bulgan xakikiy gazga aytiladi.Ideal gazlar, fizika fanidan ma’lumki, uchta konunga buysinadi:
1.Boyl- Mariotta R₁V₁=R₂V₂ ; (4.)
2.Gey- Lyussak R₂=R₁(1+ t_o) _; (5.)
3.SHarlь konuni V₂=V₁(1+ t)_p (6.)
Real gazlarga bu qonunlarni qo’llab bo’lmaydi.
REAL GAZLARNI XOLAT TENGLAMALARI.
Har qanday gazni uchta - hajm (V), bosim (R), temperatura (T) kabi o’lchovi bo’lib, ulardan ikkitasi ma’lum bo’lsa, gazning holatini to’la ifodalash mumkin. Ularni o’z hajmilari bor. Yuqori bosim va past temperaturada (kritik holatga yaqin holatda) Mendeleev-Klayperon tenglamasini real gazlarga qo’llab bo’lmaydi.
PV=p*R*T - bu Mendeleev-Klayperon tenglamasi.
Real gazlar uchun Vander-Val’s tenglamasi qo’llanadi:
(P-(a/V²))*(V-v)=RT
Bu yerda: a-real gazlarning ichki bosimi; a/V²-ichki tortishuv kuchlari; v-atom va molekulalarning xususiy hajmi.
Real gazlarni ideal gazlardan farqlari shundaki, real gazlarga uta qizigan bug’ sifatida karalishi mumkin, chunki bug’ning sekin-asta sovutilsa, u suyuklikka aylanadi, sovutish yana davom etirilsa u kristal holatga o’tadi.
Ideal gazlar xar qancha sovutisa ham suyuklikka o’tmaydi. Gaz-suyuklik, suyuklik-qattiq, qattiq-gaz muvozanatdabo’lib turgan sharoitlar kritik holat deyiladi, va bunga to’g’ri kelgan R_k, T_k, V_k larni kritik bosim, krtik temperatura va kritik hajm deb ataladi. Kritik xaroratdan yuqori xaroratda xech bir gazni suyuklikka utkazib bo’lmaydi, kritik xaroratdan past xaroratda esa gazni suyuklikka aytantirish mumkin.
Sababi, birinchi holatda modda gaz, ikkinchi holatda esa bug’ holatida bo’lishidir.
Agarda gazlarni kritik o’lchamlarini Vander-Valьs doimiylari orqali quyidagicha belgilasak:
R_k=(a/27v²) (8.)
V_k=3v (9.)
T_k=(8a/27*R*v) (10.)
(bu yerda: R-universal gaz doimiysi, R=8,31 g/mol*grad.) Vader-Valьsni keltirilgan teglamasi kelib chiqadi:
(+(3/²))*(3-1)=8 (11.)
Bu yerda: =(R/R_k) (12.)
=(V/V_k) (13.) =(T/T_k) (14.)
ya’ni, , ,  lar keltirilgan bosim, hajm, temperaturadir.
KRIYOGEN QURILMALAR TSIKLLARI GURUXLARI.
Kriogen qurilmalar deb, sovuk xarorat xosil kiluvchi kurilmialarga aytiladi. Ular asosan uch guruxga bulinishi mumkin:

1. 
   Refrijeratorli tsikllar, ya’ni suyuklikni buglatib, past xarorat xosil kiladigan tsikllar. Bunga misol ilmiy tekshirish kriostatlarida past xarorat olish va saklash ( termos ) kurilmalari va xokazolar.
   
2. 
   Suyuklantiruvchi tsikllar - bular suyuk xoldagi azot, kislorod, vodorod, metan, geliy va xokazolarni olish uchun ishlatiladi.
   
3. 
   Gazlarni ajratish kurilmalari tsikllari. Ularda gaz aralashmalarini ajratish jaraenida ularni kuruk tuyingan xolatga keltirib va keyinchalik suyuklantirib, xamda bu olingan suyuklikni rektifikatsiyalash kuzda tutiladi. Bulish maxsulotlarini ( kislorod, azot va boshkalar ) gaz va ayrim kurilmalarda esa, suyuk xolatlarda olish mumkin. Gazlarni ajratish tsikllari sovutish usuliga karab uch asosiy xilga bulinishi mumkin:
   

1. 
   Drossellash ta’sirini kullash tsikllari. Bunga bir pogonali drossellash tsikllari; xavoni ikki xil bosimli tsikllari, xamda shu tsikllari oralik ammiakli va freonli (metan va etan ftorxloridlarining texnikaviy nomi ; masalan: «Freon - 12» - bu SF₂C1₂ dir; uning kaynash xarorati minus 30^oS dir) sovutgichli xillari.
   
2. 
   Adiabat kengayishni kullaydigan va tashkariga ish beradigan tsikllar, ya’ni gazlarni detanderda kengayishi bilan ishlaydigan tsikllar.
   

v) Drossellash va gazni detandarda kengaytirish kushma tsikllari. Gazlarni o’zgarmas bosimda sovutish va suyuklantirish uchun ma’lum bir minimam ish sarflamok kerak: 1 kg suyuk xavo olish uchun 293 K va R =0,1 Mpada 0,68 Mjga teng minimal ish sarflanadi.
Adabiyotlar

1. 
   Технический анализ и контроль производства неорганических веществ. 2издание Под ред. Торочешкникова М. М., Высшая школа 1976 г. с. 241 – 248, 256 – 258.
   
2. 
   Горошев А.П. Технический анализ, стр. 362-371, Госхимиздат,1953.
   
3. 
   Шрайбан С.С Контроль производства хлора и каустика, стр. 57-66, ОНТИ,1934.
   
4. 
   Ismatov A.A. va boshqalar. Noorganik materiallar kimyoviy texnologiyasi,-T:
   

O‘zbekiston, 2002, 336 б.