Первый промышленный кислородный генератор появился в 1903 году; В 1908 году Камерин Оннес из Нидерландов предварительно охладил гелий жидким водородом и расширил его изоэнтальпийно в адиабатических условиях, снизив температуру до ниже 4,2 К. Получите жидкий гелий; в 1965 году в Советском Союзе Неганов и другие изобрели холодильник с разбавлением, чтобы температура достигала 0,025 К. с 1970-х годов люди применяют технологию охлаждения с размагничиванием для дальнейшего снижения температуры охлаждения оборудования'
Сжижение газа Сжижение газа осуществляется оборудованием для сжижения тканей на основе цикла сжижения. Основными циклами сжижения являются цикл сжижения Линде и цикл сжижения Клода.
① Цикл сжижения Linde: цикл, в котором используется дроссельный эффект дроссельной заслонки для сжижения исходного газа (рис. 1). Исходный газ с нормальным давлением p1 и нормальной температурой T1 сжимается в компрессоре из состояния 1 в состояние 2, и соответствующее давление равно p2. Температура снижается до состояния 3 теплообменником, затем давление снижается дроссельной заслонкой, и выполняется изоэнтальпийное расширение до состояния. 4. В это время часть газа превращается в жидкость и выгружается из резервуара для жидкости; часть несжиженного газа повторно нагревается до состояния 1 в теплообменнике, образуя тепловой цикл.
② Цикл сжижения Клода: цикл, в котором используется изоэнтропическое расширение и изэнтальпическое расширение в сочетании с охлаждением для сжижения исходного газа (рис. 2). Исходный газ с нормальным давлением p1 и нормальной температурой T1 сжимается из состояния 1 в состояние 2 при промежуточной температуре в компрессоре, соответствующее давление равно p2, а температура понижается до состояния 3 теплообменником E1. После этого газ делится на две части, часть газа продолжает проходить через теплообменники E2 и E3 и охлаждается до состояний 4 и 5, а затем энтальпия увеличивается до состояния 6 через дроссельную заслонку. В это время часть газа превращается в жидкость и выгружается из резервуара с жидкостью; Несжиженная часть газа повторно нагревается до состояния 8 в теплообменнике E3, а затем сливается с другой частью газа, которая расширяется до состояния 8 в детандере со средней энтропией, и, наконец, происходит обмен. Нагреватели E2 и E1 повторно нагреваются. в состояние 1, тем самым образуя термодинамический цикл. Другие циклы сжижения, разработанные на этой основе, такие как циклы дросселирования сжижения с дополнительными циклами охлаждения (например, циклы предварительного охлаждения с аммиаком, жидким азотом или другими источниками холода) или циклы сжижения с изэнтропическим расширением с внешними холодильными циклами (например, внешнее охлаждение азотом). цикл) цикл сжижения с изэнтропическим расширением, цикл охлаждения регенеративного газа (см. цикл охлаждения) и многоступенчатый цикл сжижения с изэнтропическим расширением.
Вышеупомянутые различные циклы являются идеальными циклами. Однако на практике процесс сжатия компрессора не является изотермическим процессом, теплообменник имеет недостаточный повторный нагрев и потери холодопроизводительности из-за проникновения внешнего тепла, а в детандере наблюдаются адиабатические потери и механические потери, поэтому необходимо принять компенсацию в реальном процессе охлаждения. Мероприятия по достижению теплового баланса процесса.
Разделение газа Обычно используемые принципы разделения сырого газа включают глубокую криогенную ректификацию, глубокую криогенную фракционную конденсацию и глубокую криогенную адсорбцию. ①Глубокая и низкотемпературная дистилляция: сначала сжижают исходный газ, а затем разделяют компоненты в соответствии с различной температурой конденсации (испарения) каждого компонента, используя принцип ректификации. Процесс разделения осуществляется в башне глубокой криогенной ректификации. Этот метод подходит для неочищенного газа с аналогичной температурой конденсации разделенных компонентов, например, для отделения кислорода и азота от воздуха. ②Глубокая низкотемпературная сегрегация: используйте разницу в температуре конденсации каждого компонента в неочищенном газе, чтобы снизить температуру неочищенного газа в теплообменнике, сжижать компоненты один за другим от высокого к низкому и разделять жидкость в разделитель. Этот метод подходит для разделения неочищенного газа, такого как коксовый газ, где температура конденсации разделенных компонентов очень велика. ③Глубокая и низкотемпературная адсорбция: использование пористых твердых адсорбентов обладает характеристиками селективной адсорбции для адсорбции определенных примесных компонентов при низких и низких температурах для получения чистых продуктов. Например, адсорбер на основе молекулярного сита используется для адсорбции кислорода и азота из сырого аргона при температуре жидкого воздуха с целью получения очищенного аргона.
В соответствии с потребностями процесса, иногда используется один принцип, а иногда несколько принципов одновременно.