Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Кислород жидкий температура
Что такое жидкий кислород: общая информация
Кислород – самый распространенный элемент на планете. Он присутствует в воде, земной коре, воздухе и в организмах живых существ, активно участвуя во многих обменных процессах. В природе он обычно существует в виде газа, а в промышленности часто используется в качестве жидкости. Как ведет себя жидкий кислород? Какими свойствами он обладает и где используется?
Газ кислород
Кислород – один из важнейших элементов на планете. Он участвует в процессе дыхания, в метаболизме живых организмов, а также в круговороте веществ в биосфере. Кроме того, он способствует гниению и разложению органических остатков.
В нормальных условиях он является бесцветным газом, который не имеет вкуса и запаха. Он тяжелее воздуха и с трудом растворяется в воде. В химическом плане он очень активен и способен образовывать соединения практически со всеми элементами.
В свободном состоянии в виде молекул О2, состоящих из двух атомов оксигена, он находится в атмосфере. Благодаря такому строению элемент также называется «дикислородом», но он может существовать и в других вариациях. При определенных условиях его атомы могут образовывать «трикислород» с молекулой О3, которая представляет собой голубой газ озон со специфическим запахом.
В атмосфере содержание кислорода составляет примерно 21 % по массе, в земной коре его доля значительно выше и составляет около 47 % по массе. Элемент входит в состав более полутора тысяч разнообразных пород и минералов, большая часть из которых являются силикатами. Там он присутствует в виде соединений. В воде его содержание доходит до 85 %, и это не удивительно, ведь атомы оксигена и образуют воду вместе с элементом гидрогеном.
Жидкий кислород
Как и другие вещества, кислород может пребывать в различных агрегатных состояниях. Чтобы превратить газ в твердое тело или жидкость, его нужно сильно охладить. При давлении в 51 атмосферу он становится жидким уже при -119 °C. При нормальном давлении превращение происходит только при -183 °C. Охлаждаясь до температуры -220 °C, он затвердевает, образуя светло-голубые снегоподобные кристаллы.
В жидком состоянии кислород окрашивается в голубой оттенок и усиливает некоторые свойства газообразного вещества. Так, он ведет себя более агрессивно в химических реакциях, а также становится сильным парамагнетиком и может притягиваться магнитом.
Он закипает только при -183 °C, а плавится при +219 °C. Благодаря устойчивости к столь низким температурам жидкий кислород обладает криогенными свойствами и может использоваться в качестве хладагента. В нормальных условиях он быстро испаряется, превращаясь в газ. При этом он усиленно поглощает тепло и охлаждает окружающий воздух, отчего рядом с ним появляется ореол тумана. Во время испарения объем кислорода увеличивает в несколько сотен раз. Так, 1 см3 жидкости образует почти 800 см3 газа.
Химические свойства
Газообразный кислород является окислителем. Сам по себе он негорюч, но хорошо поддерживает процесс горения, а при значительной концентрации и высоких температурах является взрывоопасным.
С активными веществами (например, щелочными металлами) он может вступать в реакции даже при комнатной температуре и при обыкновенной концентрации в воздухе, образуя с ними соединения оксиды. Результат хорошо виден на многих металлах, на которых он проявляется в виде коррозии.
Жидкий кислород также обладает сильными окислительными свойствами. Многие пропитанные им вещества легко воспламеняются и горят с выделением энергии и тепла. Хлопок, бумага, дерево, уголь и некоторые другие материалы могут взрываться.
Получение
Самым распространенным и легким в получении источником кислорода является воздух. К тому же он неиссякаем и присутствует в нашей жизни повсеместно. Чтобы получить из него необходимые вещества, его сжижают, а затем разделяют на жидкий азот и кислород.
Еще один способ получения жидкости – конденсация ее из газа. Для этого достаточно опустить медный змеевик в контейнер с жидким азотом, а затем пропустить через змеевик газообразный кислород. Температура азота ниже, чем у кислорода, поэтому, проходя по медной трубке, газ будет конденсироваться и превратится в жидкость. При этом на поверхности змеевика образуется небольшой слой снега.
Применение
Способность жидкого кислорода окислять другие вещества и усиливать горение ценятся во многих сферах производства. В конце XIX – середине XX века из него изготавливали взрывчатку «Оксиликвит», которую использовали в горной промышленности для подрыва породы, а также в качестве оружия во Второй мировой войне.
Сегодня его чаще применяют в медицине, фармацевтике, в металлургии, стекольной, химической, бумажной и других видах промышленности. С его помощью получают различные полезные соединения, например окись титана, которая участвует в производстве лакокрасочных изделий, бумаги и пластмасс. При изготовлении стекла он нужен для поддержания жара в печах, а также для уменьшения количества окиси азота, попадающей в атмосферу. В космической авиации жидкий кислород является одним из компонентов ракетного топлива, где он используется в качестве окислителя, а в роли самого топлива выступает водород или керосин.
В медицине и фармацевтике без него тоже не обходится. Жидкий кислород входит в состав биореакторов, а также используется в качестве добавки к ферментам. В медицине он необходим для анестезии, приготовления кислородных ванн и коктейлей, лечения или облегчения состояния при интоксикации, астме и других недугах. Здесь он чаще всего не используется напрямую в виде жидкости, а является источником газообразного кислорода.
Хранение и меры предосторожности
Жидкий кислород не возгорается и не взрывается сам по себе, он не токсичен для человека и не вреден для окружающей среды. Однако активная реакция в химических процессах, а также криогенный эффект делают его не совсем безопасным веществом.
При работе с ним нужно держать подальше смазочные, горючие и легковоспламеняющиеся материалы, а также всегда использовать перчатки и спецодежду. Кислород очень низкой температуры легко повреждает кожу и может привести к обморожению, травмам и отмиранию живых клеток. Если жидкость покрывает значительную часть тела, все может закончиться даже летальным исходом.
Технический и медицинский жидкий кислород хранят сосудах Дьюара, которые делают преимущественно из стали или алюминия. Это цилиндрические контейнеры с двойными стенками, между стенками которых располагается вакуумная полость, а также теплоизоляционные материалы. Они работают по принципу термосов, хорошо сохраняя жидкости внутри.
www.nastroy.net
Жидкий кислород - это... Что такое Жидкий кислород?
Жи́дкий кислоро́д (ЖК, англ. Liquid oxygen, LOX) — жидкость бледно-синего цвета, которая относится к сильным парамагнетикам. Является одним из четырёх агрегатных состояний кислорода. ЖК обладает удельной плотностью 1,141 г/см³ и имеет умеренно криогенные свойства с точкой замерзания 50,5 K (−222,65 °C) и точкой кипения 90,188 K (−182,96 °C). Жидкий кислород активно используется в космической и газовой отраслях, при эксплуатации подводных лодок, широко используется в медицине. Обычно промышленное получение основывается на фракционной перегонке воздуха. Коэффициент расширения (англ. expansion ratio) кислорода при смене агрегатного состояния на газообразное составляет 860:1 при 20 °C, что иногда используется в системах снабжения кислородом для дыхания в коммерческих и военных самолётах. Основным и практически неисчерпаемым источником получения жидкого кислорода является атмосферный воздух: производится сжижение воздуха и последующее разделение его на кислород и азот.
Из-за своей криогенной природы ЖК может вызвать хрупкость материалов, которые находятся с ним в соприкосновении. Жидкий кислород также является очень мощным окислительным агентом: органическое вещество быстро сгорает в его среде с большим выделением тепла. Более того, некоторые из этих веществ, будучи пропитанными ЖК имеют свойство непредсказуемо взрываться. Нефтепродукты часто демонстрируют такое поведение, включая асфальт.
ЖК является широко распространённым окислительным компонентом ракетных топлив обычно в комбинации с жидким водородом или керосином. Его использование обусловлено высоким удельным импульсом, который получается при применении этого окислителя в ракетных двигателях. Кислород - самый дешевый из применяемых компонентов ракетных топлив. Первое использование имело место в германской БР Фау-2, позднее в американских БР «Редстоун» и РН «Атлас», а также в советской МБР Р-7. ЖК активно использовался в ранних МБР, но более поздние версии этих ракет его не используют из-за криогенной природы и необходимости регулярной дозаправки для компенсации выкипания окислителя, что затрудняет быстрый запуск. Многие современные ЖРД используют ЖК в качестве окислителя, например RS-24, РД-180. В качестве уплотнительных прокладочных материалов в системах с жидким кислородом применяются материалы, не теряющие эластичности при низких температурах: паронит, фторопласты, отожженные медь и алюминий. Хранение и транспортировка больших количеств жидкого кислорода осуществляется в емкостях объемом от нескольких десятков до 1500 м³ из нержавеющей стали, снабженных теплоизоляцией. Наружный, защитный кожух теплоизоляции может выполняться и из углеродистой стали. Резервуары транспортных емкостей изготавливаются также из сплава АМц .Применение вакуумно-порошковой или экранно-вакуумной теплоизоляции позволяет снизить суточные потери кипящего продукта до уровня 0,1 - 0,5% (в зависимости от размеров емкости) и скорость повышения температуры переохлажденного - до 0,4 - 0,5 К в сутки. Транспортировка кипящего кислорода производится с открытым вентилем газосброса, а переохлажденного - при закрытом вентиле, с контролем давления не реже 2 раз в сутки; при повышении давления больше, чем на 0,02 МПа (изб.) вентиль открывается.
ЖК также активно использовался при изготовлении взрывчатки «Оксиликвит», но сейчас она редко используется из-за большого количества инцидентов и несчастных случаев.
Для объяснения отклонения парамагнетических свойств жидкого кислорода от закона Кюри американским физикохимиком Г. Льюисом в 1924 году была предложена молекула тетракислорода (англ. tetraoxygen) (O4).[1] На сегодняшний день теория Льюиса считается лишь частично верной: компьютерное моделирование показывает, что хотя в жидком кислороде не образуется стабильных молекул O4[2], молекулы O2 на самом деле имеют тенденцию ассоциировать в пары с противоположными спинами, которые формируют временные объединения O2-O2[2].
Жидкий азот имеет более низкую точку кипения 77 K (−196 °C) и устройства, которые содержат жидкий азот могут конденсировать кислород из воздуха: когда большая часть азота испаряется из такого устройства возникает риск того, что остаток жидкого кислорода может сильно прореагировать с органическими материалами. С другой стороны, жидкий азот или жидкий воздух может оказаться насыщенным жидким кислородом, если оставить ёмкость на открытом воздухе — атмосферный кислород будет в ней растворяться, в то время как азот будет испаряться быстрее.
Меры безопасности при работе с жидким кислородом:
1. Кислород - не токсичный продукт, но при работе с ним должны использоваться защитные средства, предохраняющие от возможного обморожения: летом - хлопчатобумажный комбинезон, рукавицы, кожаные сапоги, очки; зимой - валенки, подшитые кожей, теплые рукавицы, очки.
2. Кислород - весьма пожароопасный и даже взрывоопасный продукт в контакте с органическими веществами при наличии даже небольшого теплового импульса. Едва тлеющий на воздухе тепловой очаг разгорается ярким пламенем в атмосфере кислорода. Известны трагические последствия закуривания на месте недавнего пролива жидкого кислорода на почву. Для воспламенения таких материалов, как паронит, резина, хлопчатобумажная ткань, полиэтилен и др. в атмосфере кислорода достаточно нагрева их всего до 200-300°С.Даже резкое сжатие органического материала, пропитанного кислородом (например, при падении тяжелого предмета на асфальт, облитый жидким кислородом), может вызвать возгорание и взрыв. При контакте с маслами кислород может образовывать с некоторыми их компонентами активные эндотермичные перекисные соединения, накопление которых может приводить к взрыву, поэтому контакт кислорода с такими веществами в любых вариантах работа в промасленной одежде, замасленными руками или инструментом недопустим. По окончании работ в контакте с жидким или газообразным кислородом запрещается ранее, чем через 20-30 мин подходить к открытому огню, закуривать и т.п., так как кислород длительное время удерживается в складках одежды, волосах, что при наличии огня создает пожарную опасность.
3. Сварочные и ремонтные работы в емкостях и помещениях, где хранится жидкий кислород, должны производиться только после двух - трехчасового проветривания их теплым воздухом (70-80°С). Перед заливкой кислорода в новую емкость последняя обезжиривается.
4. При перекачке жидкого кислорода производится предварительное "захолаживание" системы малым расходом продукта. Без этого в "горячей" системе образуется интенсивный поток газифицированного кислорода, который при наличии резких поворотов и перепадов давления на элементах системы (вентили и т.п.) может вызвать возгорание металла.
История
Примечания
См. также
Ссылки
dik.academic.ru
Жидкий воздух температуре - Справочник химика 21
Для работы мы пользовались хлорным железом Кальбаума и чистой для анализов соля ной кислотой, которые нами были предварительно проанализированы. Необходимое охлаждение растворов достигалось в сосудах Дьюара с жидким воздухом температура определялась при помош.и углеводородного термометра с точностью до 0,2°С. [c.139]
Если жидкий воздух превращается в газообразное состояние, то это превращение идет последовательно, в зависимости от температуры кипения отдельных составных частей. Кидкий азот кипит при—195,8° С. Следовательно, он прежде всего и превратится в газ. Кислород кипит при—183,0°С это—второй продукт, выделяющийся из жидкого воздуха. Температура кипения углекислого газа и воды значительно выше. Поэтому эти вещества не могут повлиять на отделение кислорода от азота. [c.64]
При анализе углеводородных газов методом ректификации их сначала подвергают сжижению путем охлаждения ниже их температуры кипения. Для конденсации газов обычно применяют следующие хладагенты жидкий азот (температура кипения — 195,8°) жидкий воздух (температура кипения около —190°), жидкий кислород (температура кипения —183°). Обыкновенно применяют жидкий азот и жидкий воздух. Применение жидкого кислорода нежелательно, так как при работе с ним возможно образование взрывчатых смесей кислорода с органическими веществами. При хранении состав жидкого воздуха изменяется, так как азот испаряется быстрее кислорода- Вследствие этого желательно, где возможно, заменять жидкий воздух и кислород жидким азотом. [c.102]
Дефлегмация воздуха, условия работы дефлегматора. Процесс дефлегмации происходит следующим образом воздух, сжатый в компрессоре до давления 0,4. .. 0,5 МПа и предварительно охлажденный, поступает в трубное пространство аппарата дефлегматора (рис. 44). В межтрубном пространстве при атмосферном давлении находится жидкий воздух, температура кипения которого ниже, чем температура кипения жидкого воздуха, находящегося в трубном пространстве под давлением 0,4. .. 0,5 МПа. Пары воздуха, поднимаясь по трубкам, конденсируются и стекают в нижнюю часть аппарата в виде обогащенной кислородом жидкости. Обедненный кислородом воздух поднимается по трубкам, в образующейся из него жидкости концентрация кислорода будет меньше, чем в начале конденсации. В верхней части трубного пространства газ состоит в основном из азота. [c.45]
Кислород получают преимущественно из жидкого воздуха. Температура кипения кислорода—183° С, азота—195 С, поэтому последний испаряется ранее кислорода. Через некоторое время остающаяся жидкость представляет почти чистый кислород (96—97%). Выделяющийся из нее газ сжимают до 100—150 атм в стальных цилиндрах (баллонах). [c.115]
Ректификация жидкого воздуха. Температура кипения смеси жидкостей зависит от ее состава. Она будет тем ниже, чем больше в смеси низкокипящего компонента. В парах, находящихся в равновесии с жидкой смесью, компонента с более низкой температурой кипения всегда будет больше. Применительно к жидкому воздуху пары над кипящим воздухом будут содержать 93% азота и 7% кислорода. В колонне с однократной ректификацией полное разделение жидкого воздуха на азот и кислород не происходит. Практически полного разделения воздуха на азот и кислород достигают двухкратной ректификацией в двухколонном аппарате. [c.67]
Еще более узкие линии можно получить в полом катоде, в особенности если охлаждать его до температуры жидкого воздуха. Температура газа в иолом катоде, которая определяет ширину спектральных линий, в обычных условиях оказывается градусов на 150 выше температуры наружных стенок полого катода. Это связано с установлением равновесия между энергией, выделяющейся в разряде, и количеством тепла, которое передается через толщу стенок полого катода охлаждающему агенту. Разумеется, температура газа надает с уменьшением силы разрядного тока, но необходимость обеспечить достаточную яркость свечения не позволяет обычно сильно уменьшать ток. [c.262]
Остающуюся в колбе твердую пористую серую массу подвергают перегонке при остаточном давлении около 1 мм (приемник охлаждают жидким воздухом). Температуру масляной бани поднимают с 20 до 120° С в течение 1 часа. По достижении этой температуры нагревание прекращают. [c.151]
Азот N3 Фракционная перегонка жидкого воздуха (температура кипения азота — 196 °С температура кипения кислорода — 183°С) Термическое разложение нитрита аммония ЫН ЫОг = N2 + 2Н2О [c.340]
Вопросы подвода и отвода теплоты в химических аппаратах играют исключительно важную роль. Управление скоростью химических реакций, процессами разделения гомогенных смесей —выпариванием, перегонкой, ректификацией и др., как правило, осуществляется с помощью подвода или отвода теплоты. Для тепловых процессов в химической промышленности характерен- широкий диапазон температур и количеств передаваемой теплоты. Так, в процессе получения жидкого воздуха температуры снижаются до —180° С, а температура в печах для получения карбида кальция превышает -Ь2500° С. Такой широкий диапазон требует применения различных способов передачи теплоты и материалов, которые наилучшйм образом обеспечивают этот процесс. [c.108]
chem21.info
Жидкий кислород - это... Что такое Жидкий кислород?
Жи́дкий кислоро́д (ЖК, англ. Liquid oxygen, LOX) — жидкость бледно-синего цвета, которая относится к сильным парамагнетикам. Является одним из четырёх агрегатных состояний кислорода. ЖК обладает удельной плотностью 1,141 г/см³ и имеет умеренно криогенные свойства с точкой замерзания 50,5 K (−222,65 °C) и точкой кипения 90,188 K (−182,96 °C). Жидкий кислород активно используется в космической и газовой отраслях, при эксплуатации подводных лодок, широко используется в медицине. Обычно промышленное получение основывается на фракционной перегонке воздуха. Коэффициент расширения (англ. expansion ratio) кислорода при смене агрегатного состояния на газообразное составляет 860:1 при 20 °C, что иногда используется в системах снабжения кислородом для дыхания в коммерческих и военных самолётах. Основным и практически неисчерпаемым источником получения жидкого кислорода является атмосферный воздух: производится сжижение воздуха и последующее разделение его на кислород и азот.
Из-за своей криогенной природы ЖК может вызвать хрупкость материалов, которые находятся с ним в соприкосновении. Жидкий кислород также является очень мощным окислительным агентом: органическое вещество быстро сгорает в его среде с большим выделением тепла. Более того, некоторые из этих веществ, будучи пропитанными ЖК имеют свойство непредсказуемо взрываться. Нефтепродукты часто демонстрируют такое поведение, включая асфальт.
ЖК является широко распространённым окислительным компонентом ракетных топлив обычно в комбинации с жидким водородом или керосином. Его использование обусловлено высоким удельным импульсом, который получается при применении этого окислителя в ракетных двигателях. Кислород - самый дешевый из применяемых компонентов ракетных топлив. Первое использование имело место в германской БР Фау-2, позднее в американских БР «Редстоун» и РН «Атлас», а также в советской МБР Р-7. ЖК активно использовался в ранних МБР, но более поздние версии этих ракет его не используют из-за криогенной природы и необходимости регулярной дозаправки для компенсации выкипания окислителя, что затрудняет быстрый запуск. Многие современные ЖРД используют ЖК в качестве окислителя, например RS-24, РД-180. В качестве уплотнительных прокладочных материалов в системах с жидким кислородом применяются материалы, не теряющие эластичности при низких температурах: паронит, фторопласты, отожженные медь и алюминий. Хранение и транспортировка больших количеств жидкого кислорода осуществляется в емкостях объемом от нескольких десятков до 1500 м³ из нержавеющей стали, снабженных теплоизоляцией. Наружный, защитный кожух теплоизоляции может выполняться и из углеродистой стали. Резервуары транспортных емкостей изготавливаются также из сплава АМц .Применение вакуумно-порошковой или экранно-вакуумной теплоизоляции позволяет снизить суточные потери кипящего продукта до уровня 0,1 - 0,5% (в зависимости от размеров емкости) и скорость повышения температуры переохлажденного - до 0,4 - 0,5 К в сутки. Транспортировка кипящего кислорода производится с открытым вентилем газосброса, а переохлажденного - при закрытом вентиле, с контролем давления не реже 2 раз в сутки; при повышении давления больше, чем на 0,02 МПа (изб.) вентиль открывается.
ЖК также активно использовался при изготовлении взрывчатки «Оксиликвит», но сейчас она редко используется из-за большого количества инцидентов и несчастных случаев.
Для объяснения отклонения парамагнетических свойств жидкого кислорода от закона Кюри американским физикохимиком Г. Льюисом в 1924 году была предложена молекула тетракислорода (англ. tetraoxygen) (O4).[1] На сегодняшний день теория Льюиса считается лишь частично верной: компьютерное моделирование показывает, что хотя в жидком кислороде не образуется стабильных молекул O4[2], молекулы O2 на самом деле имеют тенденцию ассоциировать в пары с противоположными спинами, которые формируют временные объединения O2-O2[2].
Жидкий азот имеет более низкую точку кипения 77 K (−196 °C) и устройства, которые содержат жидкий азот могут конденсировать кислород из воздуха: когда большая часть азота испаряется из такого устройства возникает риск того, что остаток жидкого кислорода может сильно прореагировать с органическими материалами. С другой стороны, жидкий азот или жидкий воздух может оказаться насыщенным жидким кислородом, если оставить ёмкость на открытом воздухе — атмосферный кислород будет в ней растворяться, в то время как азот будет испаряться быстрее.
Меры безопасности при работе с жидким кислородом:
1. Кислород - не токсичный продукт, но при работе с ним должны использоваться защитные средства, предохраняющие от возможного обморожения: летом - хлопчатобумажный комбинезон, рукавицы, кожаные сапоги, очки; зимой - валенки, подшитые кожей, теплые рукавицы, очки.
2. Кислород - весьма пожароопасный и даже взрывоопасный продукт в контакте с органическими веществами при наличии даже небольшого теплового импульса. Едва тлеющий на воздухе тепловой очаг разгорается ярким пламенем в атмосфере кислорода. Известны трагические последствия закуривания на месте недавнего пролива жидкого кислорода на почву. Для воспламенения таких материалов, как паронит, резина, хлопчатобумажная ткань, полиэтилен и др. в атмосфере кислорода достаточно нагрева их всего до 200-300°С.Даже резкое сжатие органического материала, пропитанного кислородом (например, при падении тяжелого предмета на асфальт, облитый жидким кислородом), может вызвать возгорание и взрыв. При контакте с маслами кислород может образовывать с некоторыми их компонентами активные эндотермичные перекисные соединения, накопление которых может приводить к взрыву, поэтому контакт кислорода с такими веществами в любых вариантах работа в промасленной одежде, замасленными руками или инструментом недопустим. По окончании работ в контакте с жидким или газообразным кислородом запрещается ранее, чем через 20-30 мин подходить к открытому огню, закуривать и т.п., так как кислород длительное время удерживается в складках одежды, волосах, что при наличии огня создает пожарную опасность.
3. Сварочные и ремонтные работы в емкостях и помещениях, где хранится жидкий кислород, должны производиться только после двух - трехчасового проветривания их теплым воздухом (70-80°С). Перед заливкой кислорода в новую емкость последняя обезжиривается.
4. При перекачке жидкого кислорода производится предварительное "захолаживание" системы малым расходом продукта. Без этого в "горячей" системе образуется интенсивный поток газифицированного кислорода, который при наличии резких поворотов и перепадов давления на элементах системы (вентили и т.п.) может вызвать возгорание металла.
История
Примечания
См. также
Ссылки
biograf.academic.ru
Жидкий кислород - это... Что такое Жидкий кислород?
Жи́дкий кислоро́д (ЖК, англ. Liquid oxygen, LOX) — жидкость бледно-синего цвета, которая относится к сильным парамагнетикам. Является одним из четырёх агрегатных состояний кислорода. ЖК обладает удельной плотностью 1,141 г/см³ и имеет умеренно криогенные свойства с точкой замерзания 50,5 K (−222,65 °C) и точкой кипения 90,188 K (−182,96 °C). Жидкий кислород активно используется в космической и газовой отраслях, при эксплуатации подводных лодок, широко используется в медицине. Обычно промышленное получение основывается на фракционной перегонке воздуха. Коэффициент расширения (англ. expansion ratio) кислорода при смене агрегатного состояния на газообразное составляет 860:1 при 20 °C, что иногда используется в системах снабжения кислородом для дыхания в коммерческих и военных самолётах. Основным и практически неисчерпаемым источником получения жидкого кислорода является атмосферный воздух: производится сжижение воздуха и последующее разделение его на кислород и азот.
Из-за своей криогенной природы ЖК может вызвать хрупкость материалов, которые находятся с ним в соприкосновении. Жидкий кислород также является очень мощным окислительным агентом: органическое вещество быстро сгорает в его среде с большим выделением тепла. Более того, некоторые из этих веществ, будучи пропитанными ЖК имеют свойство непредсказуемо взрываться. Нефтепродукты часто демонстрируют такое поведение, включая асфальт.
ЖК является широко распространённым окислительным компонентом ракетных топлив обычно в комбинации с жидким водородом или керосином. Его использование обусловлено высоким удельным импульсом, который получается при применении этого окислителя в ракетных двигателях. Кислород - самый дешевый из применяемых компонентов ракетных топлив. Первое использование имело место в германской БР Фау-2, позднее в американских БР «Редстоун» и РН «Атлас», а также в советской МБР Р-7. ЖК активно использовался в ранних МБР, но более поздние версии этих ракет его не используют из-за криогенной природы и необходимости регулярной дозаправки для компенсации выкипания окислителя, что затрудняет быстрый запуск. Многие современные ЖРД используют ЖК в качестве окислителя, например RS-24, РД-180. В качестве уплотнительных прокладочных материалов в системах с жидким кислородом применяются материалы, не теряющие эластичности при низких температурах: паронит, фторопласты, отожженные медь и алюминий. Хранение и транспортировка больших количеств жидкого кислорода осуществляется в емкостях объемом от нескольких десятков до 1500 м³ из нержавеющей стали, снабженных теплоизоляцией. Наружный, защитный кожух теплоизоляции может выполняться и из углеродистой стали. Резервуары транспортных емкостей изготавливаются также из сплава АМц .Применение вакуумно-порошковой или экранно-вакуумной теплоизоляции позволяет снизить суточные потери кипящего продукта до уровня 0,1 - 0,5% (в зависимости от размеров емкости) и скорость повышения температуры переохлажденного - до 0,4 - 0,5 К в сутки. Транспортировка кипящего кислорода производится с открытым вентилем газосброса, а переохлажденного - при закрытом вентиле, с контролем давления не реже 2 раз в сутки; при повышении давления больше, чем на 0,02 МПа (изб.) вентиль открывается.
ЖК также активно использовался при изготовлении взрывчатки «Оксиликвит», но сейчас она редко используется из-за большого количества инцидентов и несчастных случаев.
Для объяснения отклонения парамагнетических свойств жидкого кислорода от закона Кюри американским физикохимиком Г. Льюисом в 1924 году была предложена молекула тетракислорода (англ. tetraoxygen) (O4).[1] На сегодняшний день теория Льюиса считается лишь частично верной: компьютерное моделирование показывает, что хотя в жидком кислороде не образуется стабильных молекул O4[2], молекулы O2 на самом деле имеют тенденцию ассоциировать в пары с противоположными спинами, которые формируют временные объединения O2-O2[2].
Жидкий азот имеет более низкую точку кипения 77 K (−196 °C) и устройства, которые содержат жидкий азот могут конденсировать кислород из воздуха: когда большая часть азота испаряется из такого устройства возникает риск того, что остаток жидкого кислорода может сильно прореагировать с органическими материалами. С другой стороны, жидкий азот или жидкий воздух может оказаться насыщенным жидким кислородом, если оставить ёмкость на открытом воздухе — атмосферный кислород будет в ней растворяться, в то время как азот будет испаряться быстрее.
Меры безопасности при работе с жидким кислородом:
1. Кислород - не токсичный продукт, но при работе с ним должны использоваться защитные средства, предохраняющие от возможного обморожения: летом - хлопчатобумажный комбинезон, рукавицы, кожаные сапоги, очки; зимой - валенки, подшитые кожей, теплые рукавицы, очки.
2. Кислород - весьма пожароопасный и даже взрывоопасный продукт в контакте с органическими веществами при наличии даже небольшого теплового импульса. Едва тлеющий на воздухе тепловой очаг разгорается ярким пламенем в атмосфере кислорода. Известны трагические последствия закуривания на месте недавнего пролива жидкого кислорода на почву. Для воспламенения таких материалов, как паронит, резина, хлопчатобумажная ткань, полиэтилен и др. в атмосфере кислорода достаточно нагрева их всего до 200-300°С.Даже резкое сжатие органического материала, пропитанного кислородом (например, при падении тяжелого предмета на асфальт, облитый жидким кислородом), может вызвать возгорание и взрыв. При контакте с маслами кислород может образовывать с некоторыми их компонентами активные эндотермичные перекисные соединения, накопление которых может приводить к взрыву, поэтому контакт кислорода с такими веществами в любых вариантах работа в промасленной одежде, замасленными руками или инструментом недопустим. По окончании работ в контакте с жидким или газообразным кислородом запрещается ранее, чем через 20-30 мин подходить к открытому огню, закуривать и т.п., так как кислород длительное время удерживается в складках одежды, волосах, что при наличии огня создает пожарную опасность.
3. Сварочные и ремонтные работы в емкостях и помещениях, где хранится жидкий кислород, должны производиться только после двух - трехчасового проветривания их теплым воздухом (70-80°С). Перед заливкой кислорода в новую емкость последняя обезжиривается.
4. При перекачке жидкого кислорода производится предварительное "захолаживание" системы малым расходом продукта. Без этого в "горячей" системе образуется интенсивный поток газифицированного кислорода, который при наличии резких поворотов и перепадов давления на элементах системы (вентили и т.п.) может вызвать возгорание металла.
История
Примечания
См. также
Ссылки
med.academic.ru
Кипение - жидкий кислород - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Кипение - жидкий кислород
Cтраница 1
Кипение жидкого кислорода в конденсаторах-испарителях данного типа происходит внутри значительного количества ( до 15 тыс. штук) параллельно расположенных трубок длиной около 3 ж и диаметром 9 мм. [1]
Температура кипения жидкого кислорода 182 9 С, аргона - 186 1 С. Из-за близости этих температур разделить их довольно сложно, однако, применяя многократную ректификацию, получают газ с содержанием 45 - 50 % аргона, 45 - 50 % кислорода и около 5 % азота. Для освобождения аргона от кислорода применяют также цеолит - синтетический силикат алюминия и натрия, являющийся молекулярным ситом. Через поры цеолита молекулы кислорода проходят ( d - 2 8 А), а молекулы аргона задерживаются. Аргон получают также из отходов азотно-туковых заводов. Аг применяется для световых реклам, как защитная среда. [2]
Температура кипения жидкого кислорода при атмосферном давлении - 183 С, критическая температура кислорода равна - 119 С, а критическое давление 50 атм; плотность жидкого кислорода равна 1 13, и, таким образом, он тонет в воде, что легко демонстрировать. [4]
Точки кипения жидкого кислорода и жидкого азота равны - 183 и - 196 С соответственно. [5]
Температура кипения жидкого кислорода равна - 183 С, температура плавления - 219 С. Критическая температура для кислорода - 118 8 С и соответствующее ей критическое давление 49 7 атм. Вязкость жидкого кислорода ( концентрация 90 %) при температуре кипения составляет 0 189 спз, скрытая теплота испарения 1 632 ккал / моль, теплоемкость кислорода в интервале от - 173 до 25 С находится в пределах 7 0 - 6 9 пал / моль. При расчетах следуот учитывать затрату тепла на испарение кислорода и нагревание его паров до 18 С. [7]
Температура начала кипения жидкого кислорода с концентрацией 96 % определяем по диаграмме i - Т [5]: 7 а 94 К. [8]
При температуре кипения жидкого кислорода ( минус 183 С) - озон растворяется в кислороде, образуя однородную смесь. Растворы озона в жидком кислороде в концентрации до 25 % вполне стабильны и малочувствительны к воздействию внешних импульсов. Практически растворы такой концентрации могут безопасно транспортироваться и применяться в ракетных двигателях. [9]
Конденсаторами-испарителями с внутри-трубным кипением жидкого кислорода и естественной циркуляцией оснащены практически все крупные отечественные воздухо-разделительные установки. Надежная, взры-вобезопасная работа этих конденсаторов-испарителей возможна только при безусловном выполнении ряда условий. [10]
При повышении температуры кипения жидкого кислорода величина ДГ между кислородом и азотом в конденсаторе уменьшается. [11]
С - Температура начала кипения жидкого кислорода с концентрацией 96 % определяем по диаграмме i - Т [5]: Та 94 К. [12]
Для длиннотрубных конденсаторов с внутритрубным кипением жидкого кислорода минимально допустимые уровни жидкого кислорода устанавливаются институтом-разработчиком из условий обеспечения их работы в гидродинамических условиях, исключающих накопление взрывоопасных примесей в трубках аппарата. [13]
Процесс образования отложений примесей при кипении жидкого кислорода принципиально не отличается от процессов образования отложений в парогенерирующем тракте котельных установок и в выпарных аппаратах. Интенсивность процесса, т.е. скорость роста отложений, зависит от режима кипения. [14]
Низкотемпературное разделение воздуха основано на различии температур кипения жидкого кислорода и азота. Предварительно воздух сжимается компрессорами с целью последующего расширения и охлаждения до низкой температуры, при которой воздух переходит в жидкое состояние. Жидкий воздух разделяется в ректификационной колонне. Затраты в основном определяются затратами электроэнергии на сжатие воздуха перед разделением. [15]
Страницы: 1 2 3 4 5
www.ngpedia.ru
Температура - кислород - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3
Температура - кислород
Cтраница 3
Зажигание материала под воздействием ударных волн характеризуется следующими параметрами: вид образца материала, давление и температура кислорода, время, через которое проис-додит воспламенение образца после того, как он мгновенно попал в кислород с заданными параметрами. [32]
Зажигание материала под воздействием ударных волн характеризуется следующими параметрами: вид образца материала, давление и температура кислорода, время, через которое происходит воспламенение образца после того, как он мгновенно попал в кислород с заданными параметрами. Длительность воздействия импульса повышенных давления и температуры на материал в экспериментальной трубе, с помощью которой были получены приводимые ниже результаты, составляла 10 - 14 мс. [33]
Сжатый кислород после концевого холодильника компрессора поступает в дополнительный азотно-водяной холодильник /, в котором снижают температуру кислорода перед блоком осушки. При этом отделяется значительное количество находящейся в кислороде влаги и улучшаются условия адсорбции оставшихся водяных паров. Этим увеличивают время работы между переключениями адсорберов. [35]
Считая, что кипящая жидкость равновесна отбираемому из конденсатора-испарителя пару ( бесконечная кратность циркуляции), находим температуру кипящего кислорода ( при среднем давлении) Т % 93 6 К. [36]
При этом впервые вместо требования об абсолютном отсутствии масла в оборудовании были введены дифференцированные по давлению и температуре кислорода, а также виду загрязнения допустимые нормы содержания масел на поверхностях кислородного оборудования, регламентированы требования к технологии обезжиривания и методам контроля, а также установлена возможность безопасной работы практически любого кислородного оборудования со смазкой. [37]
В табл. 116 приведено количество кислорода в м3, вытекающего в минуту через цилиндрическое сопло ( при температуре кислорода 0), исходя из условий, что гидростатическое давление чугуна у сопла, сделанного на уровне подины копильника, при высоте столба металла 400 - 600 мм равно 1 28 - 1 42 ати, а критическое отношение давлений у устья и истока сопла равно 0 528 - минимальное давление кислорода на входе в сопло должно равняться 2 7 ати. [38]
Дано: V-50 л5 0 - 10-а м - 8 - объем выделенного кислорода, Т300 К - температура кислорода, р0Ю1 3 кПа - нормальное атмосферное давление, р01 43 кг / м3 - плотность кислорода при нормальных условиях, 8 29 - 10 - 8 кг / Кл - электрохимический эквивалент кислорода. [39]
Практически при небольшом отборе кислорода эффект охлаждения может выражаться в незначительном запотевании металлических частей редуктора и некотором понижении температуры кислорода после его редуцирования. Обычно при расходовании эффект охлаждения кислорода при нормальном нефорсированном отборе не учитывается, так как поверхность резиновых или металлических трубок в большинстве случаев оказывается достаточной для нагревания кислорода до положительной температуры. [40]
Так как температура кислорода в начальном состоянии выше температуры среды, то прежде всего необходимо обратимым процессом снизить температуру кислорода до температуры среды. [41]
Дано: V5 л5 - 10 - 3 м - 3 - объем выделенного кислорода, Т300 К - температура кислорода, ра 101 3 кПа - нормальное атмосферное давление, р01 43 кг / м3 - плотность кислорода при нормальных условиях, / г - 8 29 X X 10 - 8 кг / Кл - электрохимический эквивалент кислорода. [42]
На основе указанных выше задач и функций диспетчерской службы кислородного хозяйства комбината предусматривается установка приборов для измерения давлений и температур кислорода на вводе в цех потребителя по вызову, для постоянного измерения расходов кислорода, воздуха, а также измерения по вызову давлений и температур сжатого воздуха и кислорода в трубопроводах между отдельными кислородными станциями. [43]
Основное отличие этого вида оборудования от емкостей состоит в том, что оно работает при повышенных ( до 450 С) температурах кислорода. Для изготовления данного оборудования используют высокопрочные жаростойкие высоколегированные стали. [44]
Основное отличие этою вида оборудования от емкостей состоит в том, что оно работает при повышенных ( до 450 С) температурах кислорода. Для изготовления данного оборудования используют высокопрочные жаростойкие высоколегированные стали. [45]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
