Destilación Fraccionada

Aire II. Aire Liquido


Por enfriamiento suficiente el a. se condensa, obteniéndose un líquido azul claro, que hierve entre los puntos de ebullición del oxígeno ( -183° C) y del nitrógeno (-196°C), a presión ordinaria. El condensado se enriquece en oxígeno, por ser menos volátil (48% las primeras fracciones); al hervir se evapora preferentemente el nitrógeno, más volátil. A la temperatura dela.l. se modifica el estado de agregación y las propiedades de numerosas sustancias: los gases, menos el hidrógeno, helio y neón, se licuan e incluso solidifican -cloro, amoniaco, etc.-. Los líquidos se solidifican y el mercurio forma una masa dura utilizable incluso como un martillo. El cinc y los plásticos se hacen quebradizos. El caucho pierde elasticidad. El a.l. se emplea en procesos a muybaja temperatura y para destilar sus componentes: oxígeno, nitrógeno y gases nobles. Esta industria se inició a principios de siglo, para obtener oxígeno de alta pureza, requerido en la soldadura y corte de metales, y nitrógeno, también de gran pureza, para síntesis de amoniaco y fabricación de cianamida cálcica. Hacia 1930 se dan dos circunstancias de efectos complementarios: por un lado, laindustria química, el alto horno y la fabricación de cementos, entre otras, sustituyen el a. por oxígeno, sin exigir la elevada pureza que requiere la soldadura, y, por otro, el mejor conocimiento de los procesos de licuación y destilación del a. permite aplicar a este fin técnicas más sencillas y además más baratas. Aún se abarata más, pues la mayor demanda permite instalaciones de elevada capacidad,con la consiguiente economía de escala, y la menor riqueza necesaria disminuye los costes de fabricación, al ser menos exigente la destilación (v.).

      En la actualidad, la industria del a. l. cubre la demanda de los siguientes productos: a) Nitrógeno de alta pureza, más del 99,8% (gas), para fabricar amoniaco o cianamida cálcica. b) Oxígeno de alta pureza, más del 99,5% (gas o líquido) parasoldadura y corte de metales.

      c) Oxígeno de media pureza, 85-99% (gas), para la industria química: oxidación de acetaldehído a ácido acético, de metano a acetileno, etc.; craqueo húmedo del metano para producir el gas de síntesis (monóxido de carbono e hidrógeno), etc. d) Aire enriquecido, menos de 85%, u oxígeno de baja concentración, como comburente para los altos hornos siderúrgicos,los hornos de cementos, los de tostación de piritas pobres, etc. e) Gases nobles -como subproducto de las fabricaciones anteriores- para llenar lámparas, tubos luminosos y otros artificios electrónicos, así como diversas aplicaciones específicas: el argón para soldadura de metales ligeros, el helio en aerostación, etc.

      Cualquiera que sea el grado de pureza pretendido, para separar pordestilación los componentes del a. es necesaria la previa licuación parcial del mismo y esto implica un cierto nivel de enfriamiento, que presupone una compresión y un aprovechamiento del frío a través de un intercambio calorífico. Las etapas, pues, de la separación de los componentes del a. son: compresión, intercambio calorífico, expansión o producción de frío y destilación o rectificación.

     Licuación del aire. El necesario enfriamiento del a. para licuarlo no puede lograrse en la práctica por contacto mediato con un fluido de temperatura suficientemente baja, porque tal fluido no existe; se usa el a. l. para licuar el helio o el hidrógeno y no al revés. La realización práctica se lleva a cabo: 1º, por compresión isotérmica (a temperatura constante) del a., que aporta la energíanecesaria para el proceso, y 2º, por expansión del mismo, en la que se origina el frío. Esto último se produce de dos formas, ambas utilizadas industrialmente:

      a) Expansión isentálpica (a entalpía (v.) constante), cuando el a. se deja expandir a través de una estrangulación -de una llave poco abierta, p. ej.- sin producir trabajo exterior. El enfriamiento se produce a costa de la energía...