Ханчжоуская технологическая группа Нучжуо, ООО

Жидкий азот (химическая формула N₂) – это бесцветная, не имеющая запаха и нетоксичная жидкость, получаемая путём сжижения азота методом глубокого охлаждения. Благодаря своей чрезвычайно низкой температуре и разнообразным сферам применения он широко используется в научных исследованиях, медицине, промышленности и заморозке пищевых продуктов. Итак, как образуется жидкий азот? В данной статье будет дан подробный ответ на этот вопрос с нескольких сторон: извлечение азота, метод глубокого охлаждения, процесс получения жидкого азота и его практическое применение.

Извлечение азота

Производство жидкого азота требует первого этапа – получения чистого азота. Азот – основной компонент атмосферы Земли, занимающий 78% её объёма. Извлечение азота обычно осуществляется с помощью технологии глубокого разделения холодного воздуха или метода короткоцикловой адсорбции (PSA). Глубокое разделение холодного воздуха – наиболее распространённый промышленный метод. Сжатие и охлаждение воздуха позволяет разделить кислород, азот и другие газовые компоненты при различных температурах. Метод короткоцикловой адсорбции использует различные адсорбционные свойства адсорбентов для различных газов, обеспечивая получение азота высокой чистоты посредством цикла адсорбции и десорбции. Эти методы гарантируют чистоту и качество азота как сырья для производства жидкого азота.

Метод глубокого холодного разделения воздуха

Метод глубокого разделения холодного воздуха является одним из ключевых этапов производства жидкого азота. Этот метод использует различные температуры кипения газов в воздухе для сжижения и постепенного испарения азота, кислорода и других газовых компонентов. Температура кипения азота составляет -195,8 °C, а кислорода - -183 °C. Постепенное понижение температуры позволяет сначала сжижать кислород и отделять его от других газов, оставляя остаток в виде азота более высокой чистоты. Затем этот азот дополнительно охлаждают ниже температуры кипения, чтобы превратить его в жидкий азот, что является основным принципом получения жидкого азота.

Процесс производства жидкого азота

Процесс производства жидкого азота включает несколько основных этапов: сначала воздух сжимается и очищается от примесей, таких как вода и углекислый газ; затем воздух предварительно охлаждается, как правило, до -100 ℃, для повышения эффективности разделения; затем проводится глубокая холодная сепарация, постепенно охлаждая газ до температуры сжижения азота для получения жидкого азота. В этом процессе теплообменники и ректификационные колонны играют решающую роль в обеспечении эффективного разделения различных компонентов при соответствующих температурах. Наконец, жидкий азот хранится в специально разработанных изолированных контейнерах для поддержания его чрезвычайно низкой температуры и предотвращения потерь от испарения.

Технические проблемы при образовании жидкого азота

Получение жидкого азота требует решения ряда технических задач. Во-первых, необходимо поддерживать низкотемпературную среду, поскольку температура кипения жидкого азота крайне низка. В процессе сжижения необходимо поддерживать температуру ниже -195,8 °C, что требует использования высокопроизводительного холодильного оборудования и изоляционных материалов. Во-вторых, в процессе глубокого охлаждения следует избегать чрезмерной конденсации кислорода, поскольку жидкий кислород обладает сильными окислительными свойствами и представляет потенциальную угрозу безопасности. Поэтому при проектировании необходимо точно контролировать процесс разделения азота и кислорода и использовать соответствующие материалы для обеспечения безопасности и стабильности системы. Кроме того, для транспортировки и хранения жидкого азота требуются специально разработанные сосуды Дьюара, предотвращающие повышение температуры и испарение жидкого азота.

Реальные применения жидкого азота

Низкотемпературные свойства жидкого азота обеспечивают его широкое применение в различных областях. В медицине жидкий азот используется в криохирургии и консервации тканей, например, для замораживания кожных образований и сохранения биологических образцов. В пищевой промышленности жидкий азот используется для быстрой заморозки продуктов питания, поскольку его сверхнизкотемпературная среда позволяет быстро замораживать продукты, уменьшая повреждение клеточной структуры и, таким образом, сохраняя их первоначальный вкус и питательные вещества. В исследовательской сфере жидкий азот широко используется в исследованиях сверхпроводимости, низкотемпературных физических экспериментах и ​​т.д., обеспечивая экстремально низкотемпературную экспериментальную среду. Кроме того, в промышленном производстве жидкий азот используется при обработке металлов, термической обработке и в качестве инертного газа для предотвращения некоторых химических реакций. Заключение

Процесс получения жидкого азота – сложный физический процесс, реализуемый преимущественно методами глубокого холодного разделения воздуха и технологиями сжижения. Низкотемпературные свойства жидкого азота обуславливают его важную роль в различных областях, таких как промышленность, медицина и научные исследования. От извлечения газообразного азота до глубокого холодного сжижения и, наконец, его применения – каждый этап демонстрирует мощь передовых технологий охлаждения и разделения. На практике специалистам также необходимо постоянно оптимизировать производственный процесс для снижения энергопотребления и повышения эффективности производства жидкого азота.

Мы являемся производителем и экспортером воздухоразделительных установок. Хотите узнать о нас больше?

Контактное лицо: Анна

Тел./Whatsapp/Wechat:+86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com