Лабораторная машина для приготовления жидкого азота

I. Принцип работы

Лабораторная машина для приготовления жидкого азотаОсновные рабочие процессы включают пять этапов сжатия воздуха, очистки воздуха, охлаждения, разделения и сжижения:

Сжатие воздуха: Окружающий воздух сначала всасывается в воздушный компрессор и повышает давление после многоступенчатого сжатия (обычно 5 - 10 бар), обеспечивая динамическую основу для последующей обработки.

Очистка воздуха: сжатый воздух содержит влагу, масляные фракции, углекислыйгаз и пыль и другие примеси, которые должны быть глубоко очищены через многоступенчатые фильтры (например, предварительный фильтр, фильтр активированного угля, молекулярное сито и т. Д.), чтобы предотвратить замораживание примесей при низких температурах системы блокировки.

Охлаждение и теплообмен: очищенный воздух высокого давления поступает в теплообменник, теплообмен осуществляется с возвратным низкотемпературным азотом, постепенно охлаждается до температуры, близкой к сжижению (около - 196°C).

Воздушное разделение: разделение осуществляется в криогенных ректификационных колоннах с использованием свойств различных температур кипения компонентов воздуха (в основном азота 78%, кислорода 21%, аргона около 1%). Температура кипения азота (- 195,8°C) ниже кислорода (- 183°C), поэтому азот в процессе ректификации испаряется в первую очередь и обогащается на вершине башни, в то время как кислород обогащается на дне башни.

Сжижение и хранение: Выделенный азот высокой чистоты дополнительно охлаждается и сжигается и хранится в криогенных резервуарах или резервуарах для пользователей.

Весь процесс обычно основан на теории криогенного цикла охлаждения, такой как цикл Линдера или цикл Клода, а некоторые модели также сочетают технологию расширительных машин для повышения энергоэффективности.

II. Основные виды

В зависимости от мощности, структуры и сценариев применения, машины для приготовления жидкого азота можно разделить на следующие категории:

Небольшие лабораторные типы: ежедневная производительность обычно составляет от 10 до 100 литров, компактные по размеру, подходящие для использования в университетах, институтах или небольших медицинских учреждениях, которые могут быть размещены непосредственно в лаборатории.

Промышленный тип среднего размера: производство 100 - 1000 литров в день, подходит для малых и средних предприятий по переработке пищевых продуктов, предприятий по производству электроники или банков биологических образцов, часто оснащенных автоматизированными системами управления и дистанционным мониторингом.

Крупные централизованные типы подачи газа: ежедневная производительность может достигать тысяч литров или даже десятков тысяч литров, в основном для крупных химических заводов, сталелитейных предприятий или центров распределения жидкого азота, обычно интегрированных пустых подсистем (ASU), с непрерывной стабильной эксплуатационной мощностью.

Кроме того, в зависимости от способа охлаждения можно разделить:

Дроссельно - расширяющийся тип: простая структура, низкая стоимость, но более низкая эффективность;

Модель турбинного расширения: использование газового расширения для работы охлаждения, высокая эффективность, подходит для большого и среднего оборудования.

III. Ключевые технологии

Высокоэффективная технология адсорбции с молекулярным ситом: используется для глубокого удаления водяного пара и углекислого газа, чтобы гарантировать, что система не замерзает при низких температурах.

Конструкция криогенной ректификационной колонны: повышение эффективности разделения и чистоты продукта (обычно до 99999% и более) с использованием калибровочных наполнителей или высокоэффективных башенных панелей.

Интеллектуальная система управления: интегрированная система PLC или DCS для достижения полного автоматического запуска и остановки, диагностики неисправностей, оптимизации энергопотребления и дистанционного обслуживания.

Технология изоляции и охлаждения: использование вакуумной многослойной теплоизоляции (MLI) или заполнения перламутровым песком и другими способами для минимизации потери испарения жидкого азота.

Алгоритм оптимизации энергосбережения: снижение потребления энергии жидкого азота на единицу с помощью таких средств, как управление преобразованием частоты, регулирование нагрузки и восстановление остаточного охлаждения.

IV. Сценарии применения

Медицинская и биологическая сферы: для замораживания и сохранения клеток, тканей и вакцин; Замораживание во время операции также зависит от жидкого азота.

Пищевая промышленность: замороженные продукты (например, морепродукты, мясо, фрукты и овощи), замороженные абразивные специи, замена инертных газов в упаковке пищевых продуктов и т. Д. Требуют большого количества жидкого азота.

Производство электронов и полупроводников: в производстве чипов, упаковке светодиодов и других процессах жидкий азот обеспечивает сверхнизкую температуру или служит защитной атмосферой.

Научные исследования и образование: сверхпроводящие эксперименты, низкотемпературные физические исследования, испытания материалов и т. Д. Не могут быть отделены от жидкого азота в качестве охлаждающей среды.

Промышленное обслуживание: используется для холодно - усадочной сборки трубопроводов, холодной обработки металлических деталей для повышения твердости, а также аварийного затвора утечки и так далее.