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Linde-VerfahrenZoomA-Z

Fachgebiet - Technische Chemie, Anorganische Chemie, Thermodynamik

Das Linde-Verfahren (fraktionierte Destillation von Luft) wurde um 1900 entwickelt und dient der Zerlegung von Luft oder anderer Gasgemischer in seine Bestandteile. Hierzu wird die Luft zunächst verflüssigt und anschließend fraktioniert destilliert.

1) Luftverflüssigung
Die Luftverflüssigung erfolgt durch Abkühlung. Die Abkühlung beruht auf dem Joule-Thomson-Effekt. Dieser beschreibt die Abkühlung eines komprimierten Gases bei Ausdehnung (Entspannung). Die bei der Ausdehnung aufzuwendende Arbeit, die geleistet werden muss, um die Anziehungskräfte der Gasteilchen untereinander zu überwinden, wird dem System durch Entzug von Innerer Energie (Wärme, kinetische Energie der Gasmoleküle) entzogen. Der Joule-Thomson-Effekt tritt nur bei nicht idealen Gasen auf, da laut Definition bei einem idealen Gas gerade keine Anziehungskräfte zwischen den Teilchen herrschen. Luft verhält sich im komprimierten Zustand also nicht ideal. Bei der technischen Luftverflüssigung wird die Luft auf 200 bar verdichtet und in einem Kühler vorgekühlt. Mittels eines Drosselventils wird die Luft wieder entspannt, wobei sie sich um ca. 45 °C abkühlt. Diese abgekühlte Luft dient in einem Gegenstromkühler zur weiteren Abkühlung nachströmender verdichteter Luft (Gegenstromprinzip). Die abgekühlten Gase werden zum Kompressor zurückgeführt und erneut verdichtet. Durch mehrfache Wiederholung dieses Prozesses sinkt die Temperatur des Gases immer weiter, bis schließlich bei der Entspannung flüssige Luft entsteht.
2) Fraktionierte Destillation
Flüssige Luft siedet bei -194 °C. Dabei reichert sich der Dampf mit den Gasen an, die leichter flüchtig sind (einen niedrigeren Siedepunkt haben). Das Destillat enthält also mehr Stickstoff, der Sauerstoff reichert sich in der noch flüssigen Phase an. Durch wieder holte Verdampfung und Kondensation trennen sich Stickstoff (flüchtiges Destillat) und Sauerstoff (Destillationsrückstand) schließlich vollständig. Großtechnisch verwendet man hierfür Fraktionierkolonnen, in denen sich sogenannte Böden befinden. Auf jedem einzelnen Boden stellt sich mit der Zeit ein konstantes Verhältnis der einzelnen Komponenten zueinander ein, wobei der Anteil der leichter flüchtigen Stoffe nach oben hin ansteigt.

Die Edelgase finden sich ebenfalls in den Fraktionen. Aufgrund ihres geringen Anteils in der Luft werden diese dann durch erneute fraktionierte Destillation der jeweiligen Stickstoff- bzw. Sauerstofffraktion gewonnen.

Siehe auch: Luft

Lerneinheiten, in denen der Begriff behandelt wird

StickstoffLevel 160 min.

ChemieAnorganische ChemieChemie der Elemente

Diese Lerneinheit gibt einen Überblick über das Element Stickstoff einschließlich Eigenschaften, Reaktionsverhalten, Nachweis, Vorkommen, Gewinnung und Verwendung des Elements sowie ausgesuchter Verbindungen.