El primer generador comercial de oxígeno apareció en 1903; en 1908, Camerin Onnes de los Países Bajos preenfrió helio con hidrógeno líquido y lo expandió en condiciones adiabáticas, reduciendo la temperatura a menos de 4.2K. Obtener helio líquido; en 1965, Neganov de la Unión Soviética y otros inventaron un refrigerador de dilución para hacer que la temperatura alcanzara los 0,025 K; desde la década de 1970, las personas han aplicado la tecnología de refrigeración de desmagnetización para reducir aún más la temperatura de refrigeración del equipo.
Licuefacción de gases La licuefacción de gas se realiza mediante equipos de licuefacción tisular basados en el ciclo de licuefacción. Los principales ciclos de licuefacción son el ciclo de licuefacción de Linde y el ciclo de licuefacción de Claude.
(1) Ciclo de Licuefacción de Linde: Un ciclo que utiliza el efecto de estrangulamiento de una válvula del acelerador para licuar el gas de la materia prima (Figura 1). El gas de materia prima de presión normal p1 y temperatura normal T1 se comprime en el compresor desde el estado 1 hasta el estado 2, y la presión correspondiente es p2. La temperatura se reduce al estado 3 por el intercambiador de calor, y luego la presión se reduce por la válvula del acelerador, y la expansión de la isoentalpia se realiza al estado. 4. En este momento, parte del gas se convierte en líquido y se descarga del depósito de líquido; parte del gas que no ha sido licuado se recalienta al estado 1 en el intercambiador de calor, formando así un ciclo térmico.
(2) Ciclo de licuefacción de Claude: Un ciclo que utiliza la expansión isentrópica y la expansión istópica combinada con la refrigeración para licuar el gas de la materia prima (Figura 2). El gas de materia prima de presión normal p1 y temperatura normal T1 se comprime del estado 1 al estado 2 a la temperatura intermedia en el compresor, la presión correspondiente es p2, y la temperatura se reduce al estado 3 por el intercambiador de calor E1. Después de eso, el gas se divide en dos partes, una parte del gas continúa pasando a través de los intercambiadores de calor E2 y E3, y se enfría a los estados 4 y 5, y luego se expande la entalpía al estado 6 a través de la válvula del acelerador. En este momento, parte del gas se convierte en líquido y se descarga del depósito de líquido; la parte no licuada del gas se recalienta al estado 8 en el intercambiador de calor E3, y luego se fusiona con otra parte del gas que se expande al estado 8 en el expansor con entropía media, y finalmente se intercambia Los calentadores E2 y E1 se recalientan al estado 1, formando así un ciclo termodinámico. Otros ciclos de licuefacción desarrollados sobre esta base, como los ciclos de licuefacción de estrangulamiento con ciclos de refrigeración adicionales (como ciclos de preenfriamiento con amoníaco o nitrógeno líquido u otras fuentes de frío) o ciclos de licuefacción de expansión isentrópica, con ciclos de refrigeración externos (como el ciclo de refrigeración de nitrógeno externo), ciclo de licuefacción de expansión isentrópica, ciclo de refrigeración de gas regenerativo (ver ciclo de refrigerador) y ciclo de licuefacción de expansión isentrópica multiescalada.
Los diversos ciclos anteriores son ciclos ideales. Sin embargo, en aplicaciones prácticas, el proceso de compresión del compresor no es un proceso isotérmico, el intercambiador de calor tiene un recalentamiento insuficiente y una pérdida de capacidad de frío debido a la intrusión de calor externo, y el expansor tiene pérdida adiabática y pérdida mecánica, por lo que se debe tomar una compensación en el proceso de refrigeración real. Medidas para lograr el balance térmico del proceso.
Separación de gases Los principios de separación de gases crudos comúnmente utilizados incluyen la rectificación criogénica profunda, la condensación fraccionaria criogénica profunda y la adsorción criogénica profunda. (1) Destilación profunda y a baja temperatura: primero licuar el gas de la materia prima, y luego separar los componentes de acuerdo con la temperatura de condensación (evaporación) diferente de cada componente, utilizando el principio de rectificación. El proceso de separación se realiza en una profunda torre de rectificación criogénica. Este método es adecuado para el gas crudo con una temperatura de condensación similar de los componentes separados, como la separación de oxígeno y nitrógeno del aire. (2) Segregación profunda a baja temperatura: utilice la diferencia en la temperatura de condensación de cada componente en el gas crudo para reducir la temperatura del gas crudo en el intercambiador de calor, licuar los componentes uno por uno de alto a bajo, y separar el líquido en el separador. Este método es adecuado para la separación de gas crudo, como el gas de horno de coque, donde la temperatura de condensación de los componentes separados está lejos. (3)Adsorción profunda y a baja temperatura: El uso de adsorbentes sólidos porosos tiene las características de adsorción selectiva para adsorber ciertos componentes de impurezas a temperaturas profundas y bajas para obtener productos puros. Por ejemplo, un adsorber de tamiz molecular se utiliza para adsorber oxígeno y nitrógeno del argón crudo a la temperatura del aire líquido para obtener argón refinado.
De acuerdo con las necesidades del proceso, a veces se utiliza un principio solo, y a veces se utilizan varios principios simultáneamente.