1.Фізико-хімічна характеристика процесу

1.1 Існуючі методи виробництва азоту та кисню і їх коротка характеристика. Вибір методу, його переваги

Для розділення газової суміші використовуються фізичні фізико-хімічні та хімічні методи.

До фізичних відносять: адсорбційний, кріогенний, компресійний, кріогенно-компресійний, мембранний методи та ректифікацію.

Адсорбційні методи грунтуються на вибірковому поглинанні одного чи декількох газо-фазних компонентів твердим сорбентом.

Кріогенні методи грунтуються на різній температурі фазових перетворень (кипіння) компонентів газової суміші. Для поступового зменшення температури спочатку скраплюється той компонент, який характеризується вищою температурою фазового перетворення (має вище значення критичної точки). Після сепарування конденсату подальшим зниженням температури ступенево розділяють інші складові суміші.

Компресійні методи ґрунтуються на різниці значень так званого критичного тиску компонентів газоподібної суміші, тобто значень тиску, за якого певна речовина скраплюється. Наприклад, критичні тиски для інертних газів дорівнюють ( МПа ): аргон — 4,81; гелій — 0,22; криптон — 5,43; неон — 2,72; ксенон - 5,76.

Обидва зазначені вище методи; кріогенний та компресійний, характеризуються значними енерговитратами. Зменшити їх можна, застосовуючи комбінований кріогенно-компресійний метод, який здійснюють за одночасного зменшення температури і підвищення тиску.

Кріогенний, компресійний та кріогенно-компресійний методи, в яких відбувається почергове скраплення компонентів суміші, мають схожий недолік, а саме: внаслідок певної взаємної розчинності інградієнтів, скраплений газ здатний поглинати певну кількість іншого, що знаходиться у газовій фазі. Через це досягнути глибокого розділення сумішей цими методами неможливо.

Метод ректифікації.

Практично повного розділення досягають методом ректифікації. Цей метод ґрунтуються на різних значеннях температур фазових перетворень - кипіння, (а інколи й критичних тисків) компонентів суміші. Але в цьому випадку вся газова суміш спочатку скраплюється, а утворену рідкофазову суміш ректифікують за поступового підвищення температури, наприклад, розділяють повітря на компоненти.

Фізико-хімічні методи розділення газових систем зараз мають обмежене застосування або є на різних стадіях розроблення. До них належать іонізаційний та плазмохімічний метод.

Хімічні методи ґрунтуються на різній хімічній активності компонентів газової суміші щодо введеного у систему додатка — реагенту. Один або декілька компонентів газової суміші, реагуючи із введеною речовиною, перетворюються у конденсовані продукти або хімічно зв'язуються в об'ємах інших фаз — рідкої або твердої. У наслідок виведення із суміші певних компонентів відбувається концентрування іншого газу або очищення його від шкідливих домішок.

Реагенти, які застосовуються у хімічних методах, можуть бути різними за агрегатним станом: газоподібними, рідкими чи твердими.

В дипломному проекті вибраний метод ректифікації повітря .