गैसों का द्रवीकरण - भौतिकी में पांच! गैस। आदर्श गैस

प्रकाशित: 31.12.2016 11:34

गैस पदार्थ की तीन मानक अवस्थाओं में से एक है। संपत्ति जो गैस राज्य में किसी भी पदार्थ की विशेषता है, गैस को आवंटित स्थान की पूरी मात्रा पर कब्जा करने की क्षमता है, जो समय के साथ पूरे उपलब्ध मात्रा में समान रूप से फैलती है। तरलीकृत प्राकृतिक गैस एक ही संरचना वाला पदार्थ है (प्राकृतिक गैस के मामले में, हम मीथेन - सीएच 4 के बारे में बात कर रहे हैं), लेकिन एकत्रीकरण की एक अलग स्थिति में। हमारे पास गैस की जगह द्रव है। तो, मीथेन, प्रोपेन और अन्य गैसों के द्रवीकरण की प्रक्रिया कैसे होती है?

तरलीकृत गैस दो तरह से प्राप्त की जा सकती है:

• किसी भी गैस का द्रवीकरण क्वथनांक से नीचे उसके तापमान को कम करके होता है;
• कुछ गैसों के द्रवीकरण की प्रक्रिया को सस्ते तरीकों से - दबाव बढ़ाकर किया जा सकता है।

कालानुक्रमिक रूप से, कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फर डाइऑक्साइड और अमोनिया जैसी गैसें सबसे पहले तरल अवस्था में प्राप्त हुईं। इन गैसों के द्रवीकरण की प्रक्रिया दबाव में वृद्धि और सामान्य कमरे के तापमान पर हुई। जिन गैसों को और द्रवीकृत किया गया था - प्रोपेन, ब्यूटेन, ईथेन और अन्य - भी बढ़ते दबाव के साथ द्रवीकरण की प्रक्रिया से गुज़रीं। हालांकि, यह बाद में पता चला कि कंप्रेसर विधि के साथ गैस का द्रवीकरण सभी गैसों के लिए काम नहीं करता है - दबाव बढ़ने पर प्राकृतिक गैस तरलीकृत मीथेन में नहीं बदलती है।

इसके अलावा, यह पाया गया कि गैसों के सभी ज्ञात समूहों के लिए एक तरल अवस्था में गैस प्राप्त करना संभव है, हालाँकि, एक निश्चित गैस के द्रवीकरण की प्रक्रिया काम नहीं करेगी यदि इस गैस को महत्वपूर्ण तापमान से नीचे के स्तर तक ठंडा नहीं किया जाता है। . यदि क्वथनांक वह तापमान है जिस पर कोई पदार्थ पूरी तरह से गैस अवस्था से तरल अवस्था में जाता है, तो महत्वपूर्ण तापमान वह स्तर होता है जिस पर एक निश्चित दबाव तक पहुँचने पर गैस अवस्था से संक्रमण संभव होता है। यह वास्तव में तरलीकृत प्राकृतिक गैस प्राप्त करने की प्रक्रिया है - -82.5 डिग्री सेल्सियस के एक महत्वपूर्ण तापमान (-161.5 डिग्री सेल्सियस पर मीथेन के क्वथनांक पर) को ठंडा करना और गैस के दबाव को बढ़ाना।

गैस द्रवीकरण इसके भंडारण और परिवहन की समस्या को हल करने में मदद करता है (तरल भंडारण गैस भंडारण की तुलना में अधिक सुविधाजनक है, और इसके लिए पूरी तरह से सील कमरे की आवश्यकता नहीं होती है) - तरल अवस्था में प्राकृतिक गैस की मात्रा उस स्थान से 600 गुना कम होती है जो व्याप्त है सामान्य रूप में गैस की समान मात्रा। तरलीकृत गैस का उत्पादन 20 वीं शताब्दी की शुरुआत में हुआ था, जब पहली बार इसके सुविधाजनक परिवहन के लिए दबाव बढ़ाने वाली तकनीक का इस्तेमाल किया गया था। हालांकि, तेल उद्योग से आने वाली पाइपलाइन वितरण तकनीक के उपयोग से ऐसी गैस के उपयोग का विकास बाधित हुआ।

तरलीकृत मीथेन और प्रोपेन।

कमरे के तापमान पर दबाव बढ़ाकर तरलीकृत मीथेन प्राप्त करना असंभव है, इसलिए, प्राकृतिक गैस को तरल अवस्था में संग्रहीत करने के लिए क्रायोजेनिक तकनीकों का उपयोग किया जाता है, जिससे तापमान को गैस वाष्पीकरण के स्तर से नीचे बनाए रखा जा सकता है। तरलीकृत मीथेन के भंडारण और परिवहन के लिए प्रौद्योगिकियों का उपयोग करने की उच्च लागत पाइपलाइन गैस की तुलना में एलएनजी की लोकप्रियता की सीमा को प्रभावित करती है। ईंधन के रूप में तरलीकृत मीथेन के उपयोग के लिए गैस द्रवीकरण उपकरण, टैंकरों की आवश्यकता होती है जो आवश्यक कम तापमान और एलएनजी द्रवीकरण टर्मिनलों को बनाए रख सकते हैं।

बदले में, दबाव बढ़ाकर द्रवीभूत प्रोपेन प्राप्त किया जा सकता है। गैस टैंकों और सिलेंडरों में, ऐसी गैस को तरल रूप में नहीं, बल्कि अपने सामान्य रूप में संग्रहित किया जाता है - किसी भी एलपीजी टैंक में, प्रोपेन-ब्यूटेन मिश्रण एक ही समय में तरल और गैसीय अवस्था में मौजूद होता है (और यह ठीक यही हिस्सा है वह मिश्रण जो अपनी सामान्य अवस्था में है जिसे पाइप लाइन में गैस बॉयलर में डाला जाता है)।

तरलीकृत मीथेन पर प्रोपेन-ब्यूटेन का यह लाभ है - प्रोपेन-ब्यूटेन के भंडारण और परिवहन के लिए, केवल एक कंटेनर की आवश्यकता होती है जो आंतरिक दबाव का सामना कर सके।

किसी भी गैस को साधारण संपीड़न द्वारा तरल में बदला जा सकता है, जब तक कि उसका तापमान महत्वपूर्ण तापमान से कम हो। इसलिए, तरल पदार्थों और गैसों में पदार्थों का विभाजन काफी हद तक मनमाना है। जिन पदार्थों को हम गैस मानने के आदी हैं, उनमें बहुत कम मात्रा होती है महत्वपूर्ण तापमानऔर इसलिए, कमरे के तापमान के करीब के तापमान पर, वे तरल अवस्था में नहीं हो सकते। इसके विपरीत, जिन पदार्थों को हम तरल पदार्थ के रूप में वर्गीकृत करते हैं, उनके लिए क्रांतिक तापमान अधिक होता है।
पहली गैस (अमोनिया) को 1799 में पहले से ही एक तरल में बदल दिया गया था। गैसों को द्रवीभूत करने में आगे की सफलताएँ अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी एम। फैराडे (1791-1867) के नाम से जुड़ी हैं, जिन्होंने गैसों को एक साथ ठंडा और संपीड़ित करके द्रवीभूत किया।
XIX सदी के दूसरे भाग तक। उस समय ज्ञात सभी गैसों में से केवल छह ही अपरिवर्तित रहीं: हाइड्रोजन, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, नाइट्रिक ऑक्साइड, कार्बन मोनोऑक्साइड और मीथेन - इन्हें स्थायी गैस कहा जाता था। एक सदी के एक और चौथाई के लिए इन गैसों के द्रवीभूत होने में देरी इस तथ्य के कारण थी कि तापमान कम करने की तकनीक खराब विकसित थी, और उन्हें महत्वपूर्ण तापमान से नीचे ठंडा नहीं किया जा सकता था। जब भौतिकविदों ने 1 K के क्रम का तापमान प्राप्त करना सीखा, तो वे हीलियम सहित सभी गैसों को न केवल एक तरल में, बल्कि एक ठोस अवस्था में भी बदलने में कामयाब रहे।
गैस द्रवीकरण संयंत्र
तरल गैसों, विशेष रूप से तरल हवा के उत्पादन के लिए कई प्रकार की मशीनें हैं। आधुनिक औद्योगिक संयंत्रों में, थर्मल इन्सुलेशन स्थितियों (एडियाबेटिक विस्तार) के तहत गैस का विस्तार करके महत्वपूर्ण शीतलन प्राप्त किया जाता है।
ऐसी मशीनों को विस्तारक (विस्तारक) कहा जाता है। विस्तार करने वाली गैस अपनी आंतरिक ऊर्जा के कारण एक पिस्टन (पिस्टन विस्तारक) को घुमाकर या टरबाइन (टरबाइन विस्तारक) को घुमाकर काम करती है और इसलिए ठंडी होती है।
उच्च प्रदर्शन टर्बो विस्तारक कम दबावशिक्षाविद् पी एल कपित्सा द्वारा विकसित किए गए थे। 1950 के दशक से, दुनिया के सभी बड़े वायु द्रवीकरण संयंत्र कपिट्जा योजना के अनुसार काम कर रहे हैं।
कपित्सा पेट्र लियोनिदोविच (1894-1984) - प्रसिद्ध सोवियत भौतिक विज्ञानी; पुरस्कार विजेता नोबेल पुरस्कार; ई। रदरफोर्ड के छात्र।
कपित्सा ने तरल हीलियम की अतितरलता की खोज की और द्रवीभूत गैसों के लिए नए औद्योगिक तरीके विकसित किए। बडा महत्वसुपरस्ट्रांग चुंबकीय क्षेत्र और उच्च शक्ति के इलेक्ट्रॉनिक जनरेटर के निर्माण पर कपित्सा का काम है।
चित्र 6.14 पिस्टन विस्तारक का एक सरल आरेख दिखाता है। वायुमंडलीय हवाकंप्रेसर 1 में प्रवेश करता है, जहां यह कई दसियों वायुमंडल के दबाव में संकुचित होता है। संपीड़न के दौरान गरम की गई हवा को पानी चलाकर हीट एक्सचेंजर 2 में ठंडा किया जाता है और विस्तारक सिलेंडर 3 में प्रवेश किया जाता है। यहाँ, विस्तार करते हुए, यह काम करता है, पिस्टन को धकेलता है, और इतना ठंडा होता है कि यह एक तरल में संघनित हो जाता है। तरलीकृत हवा पोत 4 में प्रवेश करती है।
वायु

द्रव वायु का क्वथनांक बहुत कम होता है। पर वायु - दाबयह -193 डिग्री सेल्सियस है। इसलिए, एक खुले बर्तन में तरल हवा, जब उसका वाष्प दबाव वायुमंडलीय दबाव के बराबर होता है, उबलता है। चूँकि आस-पास के पिंड बहुत अधिक गर्म होते हैं, तरल हवा में ऊष्मा का प्रवाह, यदि इसे साधारण बर्तनों में संग्रहित किया जाता, तो यह इतना महत्वपूर्ण होता कि बहुत अधिक समय के लिए लघु अवधिसारी तरल हवा वाष्पित हो जाएगी।
तरल गैसों का भंडारण

चावल। 6.15
हवा को तरल अवस्था में रखने के लिए, पर्यावरण के साथ इसके ताप विनिमय को रोकना आवश्यक है। इसके लिए, तरल हवा (और अन्य तरल गैसें) देवर नामक विशेष जलयानों में रखे जाते हैं। देवर बर्तन को नियमित थर्मस की तरह ही व्यवस्थित किया जाता है। इसमें कांच की दोहरी दीवारें होती हैं, जिसके बीच से हवा को बाहर निकाला जाता है (चित्र 6.15)। यह पोत की तापीय चालकता को कम करता है। आंतरिक दीवाररेडिएशन हीटिंग को कम करने के लिए इसे चमकदार (सिल्वर प्लेटेड) बनाएं। देवर के जहाजों की एक संकीर्ण गर्दन होती है, जब उनमें तरलीकृत गैसों का भंडारण किया जाता है, तो उन्हें खुला छोड़ दिया जाता है ताकि बर्तन में मौजूद गैस धीरे-धीरे वाष्पित हो सके। वाष्पीकरण के लिए ऊष्मा के व्यय के कारण द्रवित गैस हर समय ठंडी रहती है। एक अच्छे देवर में तरल हवा कई हफ्तों तक जमा रहती है।
तरलीकृत गैसों का अनुप्रयोग
गैसों के द्रवीकरण का तकनीकी और वैज्ञानिक महत्व है। वायु द्रवीकरण का उपयोग इंजीनियरिंग में हवा को उसके घटक भागों में अलग करने के लिए किया जाता है। यह विधि इस तथ्य पर आधारित है कि हवा को बनाने वाली विभिन्न गैसें अलग-अलग तापमान पर उबलती हैं। हीलियम, नियॉन, नाइट्रोजन और आर्गन का क्वथनांक सबसे कम होता है। आर्गन की तुलना में ऑक्सीजन का क्वथनांक थोड़ा अधिक होता है। इसलिए, हीलियम, नियॉन, नाइट्रोजन पहले वाष्पित हो जाते हैं, और फिर आर्गन, ऑक्सीजन।
द्रवीभूत गैसेंप्रौद्योगिकी में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। नाइट्रोजन का उपयोग अमोनिया और नाइट्रोजन लवणों के उत्पादन में किया जाता है कृषिमिट्टी को खाद देने के लिए। आर्गन, नियॉन और अन्य अक्रिय गैसों का उपयोग विद्युत गरमागरम लैंप, साथ ही गैस लैंप को भरने के लिए किया जाता है। सबसे बड़ा आवेदनऑक्सीजन है। एसिटिलीन या हाइड्रोजन के मिश्रण में यह बहुत ज्वाला देता है उच्च तापमानधातुओं को काटने और वेल्डिंग के लिए उपयोग किया जाता है। ऑक्सीजन का इंजेक्शन (ऑक्सीजन ब्लास्ट) धातुकर्म प्रक्रियाओं को तेज करता है। तकिए में फार्मेसियों से दी जाने वाली ऑक्सीजन मरीजों की पीड़ा को कम करती है। अंतरिक्ष रॉकेट इंजनों के लिए ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में तरल ऑक्सीजन का उपयोग विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। पहले अंतरिक्ष यात्री यू.ए. गगारिन को अंतरिक्ष में ले जाने वाले वाहक रॉकेट के इंजन तरल ऑक्सीजन पर चलते थे।
तरल हाइड्रोजन का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है अंतरिक्ष रॉकेट. उदाहरण के लिए, ईंधन भरने के लिए अमेरिकी मिसाइल"सैटर्न -5" को 90 टन तरल हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है। उद्योग, चिकित्सा, आदि में उपयोग की जाने वाली गैसें तरलीकृत अवस्था में होने पर परिवहन के लिए आसान होती हैं, क्योंकि समान मात्रा में होता है बड़ी मात्रापदार्थ। इस प्रकार तरल कार्बन डाइऑक्साइड स्टील के सिलेंडरों में कार्बोनेटेड जल ​​संयंत्रों तक पहुँचाया जाता है।
तरल अमोनिया ने रेफ्रिजरेटर में व्यापक आवेदन पाया है - विशाल गोदाम जहां खराब होने वाले उत्पादों को संग्रहीत किया जाता है। तरलीकृत गैसों के वाष्पीकरण के दौरान होने वाली शीतलन का उपयोग रेफ्रिजरेटर में खराब होने वाले उत्पादों को परिवहन करते समय किया जाता है।
के लिए गैस द्रवीकरण का मूल्य वैज्ञानिक अनुसंधान
सभी गैसों के तरल अवस्था में परिवर्तन ने एक बार फिर पदार्थों की संरचना में एकता की पुष्टि की। इसने दिखाया कि पदार्थ की अवस्था उसके तापमान और दबाव पर निर्भर करती है, और किसी दिए गए शरीर के लिए एक बार और सभी के लिए निर्धारित नहीं होती है।
दूसरी ओर, गैसों के द्रवीकरण के दौरान हासिल किए गए कम तापमान ने वैज्ञानिक अनुसंधान की सीमाओं को व्यापक रूप से आगे बढ़ाया है और सतही तापमान पर पदार्थों के कई गुणों में बदलाव का पता लगाना संभव बना दिया है। कम तामपान. रबर से बनी इलास्टिक बॉडी इस तापमान पर कांच की तरह भंगुर हो जाती है। रबर का एक टुकड़ा, तरल हवा में ठंडा होने के बाद, आसानी से टूट जाता है, और एक रबर की गेंद प्रभाव में बिखर जाती है। पारा और जस्ता कम तापमान पर निंदनीय हो जाते हैं, और सीसा, एक प्लास्टिक धातु, स्टील की तरह लोचदार हो जाता है। सीसे के छल्ले से बनी घंटी। कई पदार्थ (शराब, eggshellआदि) उन्हें सफेद रोशनी से रोशन करने के बाद, वे विभिन्न रंगों (मुख्य रूप से हरा-पीला) का अपना विकिरण बनाते हैं।
कम तापमान पर, ऊष्मीय गति की तीव्रता तेजी से घट जाती है, इसलिए अणुओं की ऊष्मीय गति द्वारा उच्च तापमान पर छिपी हुई घटनाओं की एक पूरी श्रृंखला का निरीक्षण करना संभव हो जाता है।
पूर्ण शून्य के करीब के तापमान पर, कुछ धातुओं और मिश्र धातुओं के विद्युत गुण बहुत बदल जाते हैं: विद्युत प्रवाह के लिए उनका प्रतिरोध हो जाता है शून्य. सुपरकंडक्टिविटी नामक इस घटना की खोज 1911 में जी. कामेरलिंग-ओन्स ने की थी। 2.2 K के तापमान पर, तरल हीलियम में चिपचिपाहट गायब हो जाती है, यानी यह सुपरफ्लूडिटी का गुण प्राप्त कर लेती है। सुपरफ्लूडिटी की खोज पी. जे.आई. ने की थी। 1938 में कपित्सा
नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, हीलियम जैसी गैसें बहुत कम तापमान पर ही तरल अवस्था में हो सकती हैं। ऐसे तापमान पर, पदार्थों के विशेष गुण प्रकट होते हैं, जो सामान्य परिस्थितियों में अणुओं की तापीय गति से ढके रहते हैं। ये गुण विज्ञान और प्रौद्योगिकी दोनों में उपयोग पाते हैं।

किसी भी गैस का तरल में रूपांतरण - गैस का द्रवीकरण - केवल महत्वपूर्ण से नीचे के तापमान पर संभव है (देखें § 62)। गैसों को द्रवीभूत करने के शुरुआती प्रयासों में, यह पता चला कि कुछ गैसें (C1 2, CO 2, NH 3) समतापीय संपीड़न द्वारा आसानी से द्रवित हो गई थीं, और कई गैसें (O 2, N2, hz, He) द्रवीकरण के लिए उत्तरदायी नहीं थीं। . इस तरह के असफल प्रयासों को डी। आई। मेंडेलीव द्वारा समझाया गया, जिन्होंने दिखाया कि इन गैसों का द्रवीकरण महत्वपूर्ण तापमान से अधिक तापमान पर किया गया था, और इसलिए अग्रिम में विफलता के लिए बर्बाद हो गया था। इसके बाद, तरल ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन प्राप्त करना संभव हो गया (उनके महत्वपूर्ण तापमान क्रमशः 154.4, 126.1 और 33 K हैं), और 1908 में डच भौतिक विज्ञानी जी। कामेरलिंग-ओन्स (1853-1926) ने हीलियम का द्रवीकरण हासिल किया, जिसका सबसे कम महत्वपूर्ण तापमान (5.3 K) है।

गैसों के द्रवीकरण के लिए, दो औद्योगिक विधि, जो या तो जूल-थॉमसन प्रभाव पर आधारित होते हैं, या काम करने पर गैस के ठंडा होने पर।

जूल-थॉमसन प्रभाव, लिंडे मशीन * का उपयोग करने वाले प्रतिष्ठानों में से एक का चित्र अंजीर में दिखाया गया है। 95. कंप्रेसर (K) में हवा को दसियों मेगापास्कल के दबाव में संपीड़ित किया जाता है और रेफ्रिजरेटर (X) में उलटा तापमान से नीचे के तापमान पर ठंडा किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप, गैस के आगे विस्तार के साथ, सकारात्म असरजूल - थॉमसन (इसके विस्तार के दौरान गैस का ठंडा होना)। संपीड़ित हवा तब गुजरती है भीतरी नलीहीट एक्सचेंजर (TO) और थ्रॉटल (डॉ) के माध्यम से पारित किया जाता है, जबकि यह बहुत फैलता है और ठंडा होता है। विस्तारित हवा को हीट एक्सचेंजर की बाहरी ट्यूब के माध्यम से फिर से चूसा जाता है, आंतरिक ट्यूब के माध्यम से बहने वाली संपीड़ित हवा के दूसरे हिस्से को ठंडा करता है। चूंकि हवा के प्रत्येक बाद के हिस्से को पूर्व-ठंडा किया जाता है और फिर थ्रॉटल के माध्यम से पारित किया जाता है, तापमान अधिक से अधिक गिर जाता है। 6-8 घंटे के चक्र के परिणामस्वरूप, हवा का हिस्सा (> 5%), महत्वपूर्ण तापमान से नीचे के तापमान तक ठंडा हो जाता है, द्रवीभूत हो जाता है और देवर पोत (DS) में प्रवेश करता है (§ 49 देखें), और बाकी यह हीट एक्सचेंजर में लौटता है।

गैसों को द्रवित करने की दूसरी विधि कार्य करते समय गैस को ठंडा करने पर आधारित है। संपीड़ित गैस, पिस्टन मशीन (विस्तारक) में प्रवेश करती है, फैलती है और पिस्टन को स्थानांतरित करने का कार्य करती है। चूंकि कार्य गैस की आंतरिक ऊर्जा के कारण होता है, इसलिए इसका तापमान कम हो जाता है।

शिक्षाविद् पी.एल. कपित्सा ने विस्तारक के बजाय टर्बो-विस्तारक का उपयोग करने का सुझाव दिया, जिसमें केवल 500-600 kPa तक संपीड़ित गैस को ठंडा किया जाता है, जिससे टरबाइन को घुमाने का काम किया जाता है। कपित्सा द्वारा हीलियम को द्रवीभूत करने के लिए इस विधि को सफलतापूर्वक लागू किया गया था, जिसे तरल नाइट्रोजन के साथ पूर्व-ठंडा किया गया था। आधुनिक शक्तिशाली प्रशीतन इकाइयां टर्बोएक्सपेंडर के सिद्धांत पर काम करती हैं।

द्रवीकृत प्राकृतिक गैसया संक्षिप्त एलएनजी, जैसा कि इसे ऊर्जा उद्योग में कॉल करने के लिए प्रथागत है (अंग्रेजी सम्मान। द्रवीकृत प्राकृतिक गैस, संक्षेप में। एलएनजी) सामान्य प्राकृतिक गैस है जिसे -162 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा किया जाता है (तथाकथित द्रवीकरण तापमान) तरल रूप में भंडारण और परिवहन के लिए। तरलीकृत गैस को क्वथनांक पर संग्रहित किया जाता है, जिसके कारण इसे बनाए रखा जाता है एलएनजी वाष्पीकरण. यह विधिएलएनजी का भंडारण इस तथ्य के कारण है कि के लिए मीथेन, एलएनजी का मुख्य घटक, महत्वपूर्ण तापमान -83 डिग्री सेल्सियस है, जो परिवेश के तापमान से बहुत कम है, और तरलीकृत प्राकृतिक गैस को उच्च दबाव टैंकों में संग्रहीत करना संभव नहीं बनाता है (संदर्भ के लिए: ईथेन के लिए महत्वपूर्ण तापमान +32 डिग्री सेल्सियस है, के लिए प्रोपेन + 97 डिग्री सेल्सियस)। उपयोग के लिए, एलएनजी हवा की उपस्थिति के बिना अपनी मूल स्थिति में वाष्पित हो जाती है। पर ( गैस की अपनी मूल वाष्प अवस्था में वापसी) एक घन मीटर तरलीकृत गैस से लगभग 600 घन मीटर साधारण प्राकृतिक गैस बनती है।

एलपीजी तापमान

एलएनजी का बेहद कम तापमान इसे बनाता है क्रायोजेनिक तरल. एक सामान्य नियम के रूप में, -100°C (-48°F) या इससे भी कम तापमान वाले पदार्थ माने जाते हैं क्रायोजेनिकऔर मांग विशेष प्रौद्योगिकियांप्रसंस्करण के लिए। तुलना के लिए, पृथ्वी पर सबसे कम दर्ज तापमान -89.2 डिग्री सेल्सियस (अंटार्कटिक) है, और में इलाका-77.8 डिग्री सेल्सियस (ओम्यकोन गांव, याकुटिया)। तरलीकृत प्राकृतिक गैस के क्रायोजेनिक तापमान का मतलब है कि एलएनजी के साथ संपर्क सामग्री के गुणों को बदल सकता है, जो बाद में भंगुर हो जाएगा और अपनी ताकत और कार्यक्षमता खो देगा। इसलिए, एलएनजी उद्योग में विशेष तकनीकों का उपयोग किया जाता है।

एलएनजी की रासायनिक संरचना

कच्चा तेल और प्राकृतिक गैस जीवाश्म ईंधन कहलाते हैं "हाइड्रोकार्बन"क्योंकि इनमें कार्बन और हाइड्रोजन परमाणुओं का रासायनिक संयोजन होता है। प्राकृतिक गैस की रासायनिक संरचना इस बात पर निर्भर करती है कि गैस का उत्पादन और प्रसंस्करण कहाँ किया जाता है। द्रवीकृत प्राकृतिक गैसका प्रतिनिधित्व करता है मिश्रणमीथेन, ईथेन, प्रोपेन और ब्यूटेन में थोड़ी मात्रा में भारी हाइड्रोकार्बन और कुछ अशुद्धियाँ, विशेष रूप से नाइट्रोजन और सल्फर कॉम्प्लेक्स, पानी, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन सल्फाइड, जो फीड गैस में मौजूद हो सकते हैं, लेकिन पहले हटा दिया जाना चाहिए। मीथेनसबसे महत्वपूर्ण घटक है, आमतौर पर, हालांकि हमेशा नहीं, मात्रा के हिसाब से 85% से अधिक।

एलपीजी घनत्व

चूंकि एलएनजी एक मिश्रण है, तरलीकृत प्राकृतिक गैस घनत्वइसकी वास्तविक संरचना के साथ थोड़ा भिन्न होता है। तरलीकृत प्राकृतिक गैस का घनत्व, एक नियम के रूप में, प्रति 430-470 किलोग्राम की सीमा में है घन मापी, और इसकी मात्रा वायुमंडलीय परिस्थितियों में गैस की मात्रा का लगभग 1/600 है। यह इसे हवा से लगभग एक तिहाई हल्का बनाता है। इन तथ्यों का एक अन्य परिणाम यह है कि एलएनजी में पानी की तुलना में कम घनत्व होता है, जो इसे छलकने की स्थिति में सतह पर तैरने और जल्दी से वाष्प में लौटने की अनुमति देता है।

एलएनजी के अन्य गुण

तरलीकृत प्राकृतिक गैस गंधहीन, रंगहीन, गैर-संक्षारक, गैर-ज्वलनशील और गैर विषैले होती है। एलएनजी को वायुमंडलीय दबाव (सं उच्च दबाव). पर्यावरण के संपर्क में आने पर एलएनजी तेजी से वाष्पित हो जाती है, जिससे पानी या मिट्टी पर कोई निशान नहीं रह जाता है।

उसके में तरल रूपतरलीकृत प्राकृतिक गैस में विस्फोट या आग लगने की क्षमता नहीं होती है। पर वाष्पीकरणयदि प्राकृतिक गैस किसी दहन स्रोत के संपर्क में आती है और यदि हवा में वाष्प की सांद्रता 5 से 15 प्रतिशत के बीच है तो यह प्रज्वलित हो सकती है। यदि गैस वाष्प की सघनता 5 प्रतिशत से कम है, तो आग लगने के लिए पर्याप्त वाष्प नहीं है, और यदि 15 प्रतिशत से अधिक है, तो पर्यावरणऑक्सीजन की कमी होगी।

एलएनजी के लाभ

1. गैस का घनत्व सैकड़ों गुना बढ़ जाता है, जिससे भंडारण की दक्षता और सुविधा के साथ-साथ परिवहन और ऊर्जा की खपत भी बढ़ जाती है।
2. द्रवीकृत प्राकृतिक गैस - गैर विषैले क्रायोजेनिक तरल, जो -162 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्मी-इन्सुलेट कंटेनर में संग्रहीत होता है। बड़ी मात्रा में एलएनजी को वायुमंडलीय दबाव में संग्रहित किया जा सकता है।
3. विशेष वाहनों द्वारा एलएनजी के अंतरमहाद्वीपीय परिवहन की संभावना, साथ ही टैंकों में रेल और सड़क परिवहन द्वारा परिवहन।
4. तरलीकृत प्राकृतिक गैस महंगी पाइपलाइन प्रणालियों के निर्माण से बचते हुए, उपभोक्ता पर सीधे एलएनजी रिजर्व बनाकर लंबी दूरी पर मुख्य पाइपलाइनों से दूरस्थ सुविधाओं को गैसीकृत करना संभव बनाती है।

उपभोक्ता के दृष्टिकोण से, इस पर आधारित तरलीकृत प्राकृतिक गैस के लाभ इस तथ्य में निहित हैं कि एलएनजी न केवल गैस पाइपलाइनों के माध्यम से परिवहन की जाने वाली गैस का स्रोत है, बल्कि इसका एक स्रोत भी है। एनजीएल (प्रकाश हाइड्रोकार्बन का व्यापक अंश- ईथेन, प्रोपेन, ब्यूटेन और पेंटेन), जो एलएनजी का हिस्सा हैं और एलएनजी के दौरान जारी किए जाते हैं regasification. इन हाइड्रोकार्बन का उपयोग पेट्रोकेमिकल फीडस्टॉक्स के रूप में और स्वच्छ ईंधन के स्रोत के रूप में किया जाता है विभिन्न प्रकारपरिवहन (साथ ही रोजमर्रा की जिंदगी में)। में 2+ या 3+ के साथ अंश का चयन होगा। परिवहन की संभावना एनजीएलतरलीकृत प्राकृतिक गैस के हिस्से के रूप में, यह न केवल उपभोक्ता के पक्ष में कार्य करता है, बल्कि परिवहन के मामले में उत्पादक की समस्याओं को भी हल करता है एनजीएलगैस क्षेत्र से।

तरलीकृत प्राकृतिक गैस एक सुरक्षित है, पर्यावरण के अनुकूल ईंधनउच्च ऊर्जा प्रदर्शन और ऑक्टेन रेटिंग के साथ। एलएनजी की कीमतउपभोक्ता की कीमत पर तरलीकृत पेट्रोलियम गैस, ईंधन तेल और इससे भी अधिक डीजल ईंधन की कीमत से कम है।

परिचय

गैसें-किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की अवस्था जिसमें उसके कण बंधे नहीं होते हैं या परस्पर क्रिया बलों द्वारा बहुत कमजोर रूप से बंधे होते हैं और उन्हें प्रदान की गई पूरी मात्रा को भरते हुए स्वतंत्र रूप से चलते हैं। गैसों में कई विशिष्ट गुण होते हैं। भिन्न एसएनएफऔर तरल पदार्थ, गैस की मात्रा काफी हद तक दबाव और तापमान पर निर्भर करती है।

किसी भी गैस को सरल संपीड़न द्वारा तरल में बदल दिया जा सकता है यदि गैस का तापमान महत्वपूर्ण से नीचे है। जिन पदार्थों को हम गैसों के रूप में मानने के आदी हैं, उनमें बहुत कम महत्वपूर्ण तापमान होता है, यानी तापमान जिसके बाद गैस गुणों को प्राप्त कर लेती है एक तरल, और इसलिए कमरे के तापमान के करीब के तापमान पर, वे तरल अवस्था में नहीं हो सकते। इसके विपरीत, जिन पदार्थों को हम तरल पदार्थ के रूप में वर्गीकृत करते हैं, उनके लिए क्रांतिक तापमान अधिक होता है।

मुझे के सवाल में दिलचस्पी थी तरलीकृत गैस में क्या गुण होते हैं, किन क्षेत्रों में इसका उपयोग किया जाता है? कार्य का विषय आज भी प्रासंगिक है, क्योंकि चिकित्सा, विज्ञान और प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों में तरलीकृत गैसों की मांग है।इस संबंध में, मैंने अपने लिए निम्नलिखित लक्ष्य और उद्देश्य निर्धारित किए हैं:

लक्ष्य:-घटना की प्रकृति और तरलीकृत गैसों के गुणों पर विचार

कार्य:

* तरलीकृत गैसों के बारे में जानें

* तरलीकृत गैसों के गुणों का निर्धारण करें

ñ कहानी

वाष्पीकरण के दौरान किसी पदार्थ के ठंडा होने का प्रायोगिक तथ्य लंबे समय से ज्ञात है और व्यवहार में भी इसका उपयोग किया जाता है (उदाहरण के लिए, पानी की ताजगी बनाए रखने के लिए झरझरा जहाजों का उपयोग)। लेकिन इस मुद्दे का पहला वैज्ञानिक अध्ययन जियान फ्रांसेस्को सिग्ना द्वारा किया गया था और 1760 के काम "डी फ्रिगोर एक्स वाष्पीकरण" ("वाष्पीकरण के कारण ठंड पर") में वर्णित है।

गैस द्रवीकरण की समस्या का सदियों पुराना इतिहास है जो 18वीं शताब्दी के उत्तरार्ध से जुड़ा है। यह सब सरल शीतलन द्वारा अमोनिया के द्रवीकरण के साथ शुरू हुआ, जो वैन मरुम द्वारा निर्मित किया गया था, सल्फ्यूरिक एनहाइड्राइड मोंज और क्लॉएट द्वारा, नॉर्थमोर द्वारा क्लोरीन (1805) और बैसेली (1812) द्वारा प्रस्तावित संपीड़न विधि द्वारा अमोनिया का द्रवीकरण।

चार्ल्स कैग्नार्ड डी लटौर (1777-1859) और माइकल फैराडे (1791-1867) ने एक साथ और स्वतंत्र रूप से इस समस्या के समाधान में निर्णायक योगदान दिया।

तरलीकृत गैस क्या है और इसके गुण क्या हैं

गैसों का द्रवीकरण गैसों का तरल अवस्था में रूपांतरण है। इसे गैस को कंप्रेस करके (बढ़ते दबाव) और साथ ही साथ ठंडा करके उत्पादित किया जा सकता है।

किसी भी गैस को तरल अवस्था में परिवर्तित किया जा सकता है, लेकिन आवश्यक शर्तइसके लिए "महत्वपूर्ण" से नीचे के तापमान पर गैस का प्रारंभिक ठंडा होना है। उदाहरण के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड को कमरे के तापमान पर द्रवित किया जा सकता है, क्योंकि इसका महत्वपूर्ण तापमान 31.1 0 C है। यही बात अमोनिया और क्लोरीन जैसी गैसों के बारे में भी कही जा सकती है।

लेकिन ऐसी गैसें भी हैं जिन्हें कमरे के तापमान पर तरल अवस्था में नहीं बदला जा सकता है। इन गैसों में हवा, हाइड्रोजन और हीलियम शामिल हैं, जिनका महत्वपूर्ण तापमान कमरे के तापमान से काफी नीचे है। ऐसी गैसों को द्रवीभूत करने के लिए, उन्हें पहले क्रांतिक तापमान से थोड़ा कम तापमान पर ठंडा किया जाना चाहिए, जिसके बाद दबाव बढ़ाकर गैस को तरल अवस्था में स्थानांतरित किया जा सकता है।

तरलीकृत गैसों का उपयोग

इंजीनियरिंग में तरलीकृत गैसों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। नाइट्रोजन का उपयोग अमोनिया का उत्पादन करने के लिए किया जाता है और मिट्टी को उर्वरित करने के लिए कृषि में उपयोग किए जाने वाले नाइट्रोजन लवण। आर्गन, नियॉन और अन्य अक्रिय गैसों का उपयोग विद्युत गरमागरम लैंप, साथ ही गैस लैंप को भरने के लिए किया जाता है। ऑक्सीजन का सर्वाधिक प्रयोग होता है। एसिटिलीन या हाइड्रोजन के साथ मिश्रित, यह धातुओं को काटने और वेल्डिंग करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक बहुत ही उच्च तापमान वाली लौ पैदा करता है। ऑक्सीजन का इंजेक्शन (ऑक्सीजन ब्लास्ट) धातुकर्म प्रक्रियाओं को तेज करता है। तकिए में फार्मेसियों से दी गई ऑक्सीजन एक संवेदनाहारी के रूप में काम करती है। अंतरिक्ष रॉकेट इंजनों के लिए ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में तरल ऑक्सीजन का उपयोग विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।

तरल हाइड्रोजन का उपयोग अंतरिक्ष रॉकेटों में ईंधन के रूप में किया जाता है। उदाहरण के लिए, अमेरिकी सैटर्न वी रॉकेट को ईंधन भरने के लिए 90 टन तरल हाइड्रोजन की आवश्यकता होती है।

तरल अमोनिया ने रेफ्रिजरेटर में व्यापक आवेदन पाया है - विशाल गोदाम जहां खराब होने वाले उत्पादों को संग्रहीत किया जाता है। तरलीकृत गैसों के वाष्पीकरण के दौरान होने वाली शीतलन का उपयोग रेफ्रिजरेटर में खराब होने वाले उत्पादों को परिवहन करते समय किया जाता है।

उद्योग, चिकित्सा, आदि में उपयोग की जाने वाली गैसें तरलीकृत अवस्था में परिवहन के लिए आसान होती हैं, क्योंकि इस मामले में बड़ी मात्रा में पदार्थ एक ही मात्रा में समाहित होता है।

फैराडे ट्यूब

अंग्रेज़ी भौतिक विज्ञानी - प्रयोगकर्ता, रसायनज्ञ।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन की खोज की, जो बिजली के आधुनिक औद्योगिक उत्पादन और इसके कई अनुप्रयोगों को रेखांकित करता है। पहला मॉडल बनायाविद्युत मोटर. उनकी अन्य खोजों में पहला हैट्रांसफार्मर , रासायनिक क्रियामौजूदा,इलेक्ट्रोलिसिस के नियम, कार्य चुंबकीय क्षेत्रदुनिया में. विद्युत चुम्बकीय तरंगों की भविष्यवाणी करने वाले वे पहले व्यक्ति थे। फैराडे ने आयन शब्द को वैज्ञानिक उपयोग में पेश किया,कैथोड, एनोड, इलेक्ट्रोलाइट , ढांकता हुआ, प्रतिचुम्बकत्व, अनुचुंबकत्व, आदि।

फैराडे विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के सिद्धांत के संस्थापक हैं, जिसे उन्होंने तब गणितीय रूप से औपचारिक और विकसित कियामैक्सवेल।

उस समय, फैराडे हम्फ्री डेवी के लिए केवल एक मामूली प्रयोगशाला सहायक थे।

हम्फ्री डेवी - अंग्रेजी रसायनज्ञ, भौतिक विज्ञानी और भूविज्ञानी, संस्थापकों में से एकइलेक्ट्रोकैमिस्ट्री . कई खोज करने के लिए जाना जाता है रासायनिक तत्व, साथ ही फैराडे के संरक्षण पर आरंभिक चरणउनकी वैज्ञानिक गतिविधियाँ।

उनकी ओर से, उन्होंने हाइड्रोक्लोराइड का अध्ययन किया, जो एक क्रिस्टलीय यौगिक है जो पानी और क्लोरीन के कम तापमान पर परस्पर क्रिया द्वारा बनता है। गर्म होने पर यह यौगिक कैसे व्यवहार करता है, इसका परीक्षण करने के लिए, फैराडे ने कई क्लोरीन हाइड्रेट क्रिस्टल को एक घुमावदार पैर के बंद पैर में रखावी -आकार की ट्यूब, जिसके बाद दूसरे घुटने को मिलाप किया गया। इसके बाद, उन्होंने क्रिस्टल को गर्म किया, जबकि मुक्त घुटना ठंडा रहा। क्रिस्टल पिघल गए और हरे-पीले धुएं को छोड़ दिया, ठंडे घुटने में संघनित धुएं ने एक तैलीय तरल बना दिया, जो तरल क्लोरीन निकला।

1) तुला और सील ट्यूब

2) एक पदार्थ या मिश्रण जो गर्म होने पर आवश्यक गैस छोड़ता है

3) ठंडी कोहनी जहां तरलीकृत गैस एकत्र की जाती है

4) पानी या शीतलक

फैराडे ने गैसों को द्रवित करने के लिए एक नई विधि की खोज की: गैसों को एक बर्तन में प्राप्त करना और उन्हें दूसरे बर्तन में पंप करना आवश्यक नहीं था, जहां द्रवीकरण होगा। गैसों को तरल अवस्था में उसी बर्तन में स्थानांतरित करना सुविधाजनक होता है जहां वे बनते हैं। इस तरह 1823 के दौरान फैराडे ने हाइड्रोजन सल्फाइड, सल्फर डाइऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड और नाइट्रस ऑक्साइड को तरल अवस्था में बदलने में कामयाबी हासिल की।

निष्कर्ष
साधारण संपीडन द्वारा किसी भी गैस को द्रव में बदला जा सकता है।
गैसों का द्रवीकरण कठिन प्रक्रिया, जिसमें कई कंप्रेशन शामिल हैं
द्रवीकरण एक गैस को संपीड़ित करके और साथ ही इसे ठंडा करके किया जा सकता है।
तरलीकृत गैसों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है
तरलीकृत गैसों का उपयोग न केवल इंजीनियरिंग, चिकित्सा और कृषि में बल्कि विज्ञान में भी किया जाता है।

ग्रन्थसूची

एच टीटीपी: //en.wikipedia.org/wiki/Liquefaction_gases