Componentes Del Aire y Tecnologías Para Su Separación

2. COMPONENTES DEL AIRE Y TECNOLOGÍAS PARA SU SEPARACIÓN

1. COMPONENTES DEL AIRE Y SU APROVECHAMIENTO INDUSTRIAL
La composición del aire en las capas inferiores de la atmósfera y algunas propiedades termodinámicas de sus componentes mayoritarios fijos (nitrógeno, oxígeno y argón) son las que figuran en la Tabla 2.1. TABLA 2.1 COMPOSICIÓN Y PROPIEDADES DEL AIRE Y DE SUS COMPONENTESMAYORITARIOS
Punto triple [ºK] 63 54 84 BP [ºK] 77 90 87 Punto crítico [ºK] 132 126 155 151 [ata] 37,2 33,5 50,1 48,3 Coeficiente Calor espc. adiabático @ 20ºC k cp [kcal/kgºC] 1,40 1,40 1,40 1,66 0,24 0,25 0,22 0,12 Peso molecular Mw [kg/kmol] 29 28 32 40

Gas Aire N2 O2 Ar

%v

%p

78,080 20,945 0,935

75,465 23,195 1,245

Los componentes minoritarios son el neón (18,2 ppmv), helio (5 ppmv),criptón (1,1 pmmv), hidrógeno (0,5 ppmv) y xenón (86 ppbv). Además contiene cantidades variables de anhídrido carbónico (entre 2.000 y 4.000 ppmv) dependiendo de las condiciones medioambientales de la toma de la muestra. El nitrógeno es, junto con el potasio y el fósforo, uno de los tres nutrientes mayoritarios de los vegetales. Estos lo toman del suelo agrícola, donde determinado tipo de bacteriaslo fijan del aire, pasándolo a nitrógeno combinado en moléculas más o menos complejas pero solubles y asimilables por las plantas. La fertilización artificial del suelo agrícola requiere el aporte de nitrógeno en forma amoniacal, de nitratos o de urea, entre otras. La primera materia para la producción de fertilizantes nitrogenados es el amoníaco que se produce industrialmente a partir delnitrógeno del aire, por reacción química con el hidrógeno: N2 + 3 H2 6 2NH3 Del amoníaco se obtienen los demás productos químicos sintéticos que contienen nitrógeno en sus moléculas.

2.2

TECNOLOGÍA QUÍMICA INDUSTRIAL

En la industria química y en las afines (alimentación, farmacia, etc.) el nitrógeno gas se utiliza para inertizar atmósferas, evitando la presencia del aire que podría dar lugar amezclas explosivas ("blanketing" o barrido con nitrógeno de depósitos, reactores, equipos varios y tuberías en la industria del refino de petróleo, petroquímica y de la polimerización) o a degradaciones de tipo oxidativo (envasado en atmósferas inertes). También se usa en estado puro o acompañando al oxígeno como diluyente en las reacciones químicas. En estado líquido encuentra aplicacionesminoritarias como refrigerante en la congelación de alimentos, en criobiología y criocirugía. El oxígeno del aire, como tal y en concentraciones superiores a las que tiene en éste (aire enriquecido), se utiliza masivamente como comburente en la producción de energía por combustión. Como oxidante encuentra aplicación en las industrias siderúrgica (proceso LD) y metalúrgica (sopletes de oxicorte ysoldadura autógena), además de su importante papel en la industria química y en la aeroespacial. También es conocido su uso en los hospitales, aviación, etc. A diferencia del nitrógeno, que se produce sin especiales dificultades en estado de alta pureza (contenido de oxígeno inferior a 10 ppm), el oxígeno resulta tanto más costoso producirlo cuanto mayor pureza se requiera. Oxígeno del 85% se consideracomo aire enriquecido; de baja pureza es la del 95% y de alta pureza estándar a partir del 98,5% e, incluso, por encima del 99% hasta el 99,9%, en cuyo caso debe haberse separado el argón que le puede acompañar en una proporción superior al 1%. El argón se utiliza en la soldadura "bajo argón" de aceros inoxidables y otros metales como el aluminio, donde la presencia de oxígeno produciría óxidos yla de nitrógeno nitruros, ambos indeseables. También se utiliza para llenar lámparas especiales. Mezclas de argón-oxígeno se utilizan para descarbonar aceros inoxidables ("extra low carbon", "ELC"). El neón se utiliza mezclado con el helio en atmósferas artificiales para la presurización y despresurización de buceadores y submarinistas y en el llenado de lámparas y tubos de iluminación para...