HANGZHOU NUZHUO TECHNOLOGY GROUP CO., LTD.

Kapalný dusík s chemickým vzorcem N₂ je bezbarvá, bez zápachu a netoxická kapalina získaná zkapalňováním dusíku procesem hlubokého ochlazování. Díky své extrémně nízké teplotě a rozmanitým aplikacím se široce používá ve vědeckém výzkumu, medicíně, průmyslu a při mražení potravin. Jak tedy kapalný dusík vzniká? Tento článek poskytne podrobnou odpověď na tuto otázku z několika hledisek: extrakce dusíku, metoda separace vzduchu hlubokým ochlazováním, proces výroby kapalného dusíku a jeho praktické aplikace.

Extrakce dusíku

Výroba kapalného dusíku vyžaduje první krok, kterým je získání čistého dusíku. Dusík je hlavní složkou zemské atmosféry a tvoří 78 % objemu vzduchu. Extrakce dusíku se obvykle provádí pomocí technologie hluboké separace studeným vzduchem nebo metody adsorpce s kolísáním tlaku (PSA). Hluboká separace studeným vzduchem je nejběžněji používanou průmyslovou metodou. Stlačením a ochlazováním vzduchu se odděluje kyslík, dusík a další plynné složky při různých teplotách. Metoda adsorpce s kolísáním tlaku využívá různé adsorpční vlastnosti adsorbentů pro různé plyny a dosahuje vysoce čistého dusíku prostřednictvím cyklu adsorpce a desorpce. Tyto metody zajišťují čistotu a kvalitu dusíku jako suroviny pro proces výroby kapalného dusíku.

Metoda hluboké separace studeným vzduchem

Metoda hluboké separace studeným vzduchem je jedním z klíčových kroků při výrobě kapalného dusíku. Tato metoda využívá různé body varu plynů ve vzduchu ke zkapalnění a postupnému odpařování dusíku, kyslíku a dalších plynných složek. Bod varu dusíku je -195,8 ℃, zatímco kyslíku je -183 ℃. Postupným snižováním teploty se nejprve zkapalní kyslík a oddělí se od ostatních plynů, přičemž zbývající část zůstává dusík s vyšší čistotou. Následně se tento dusík dále ochladí pod bod varu, aby se zkapalnil na kapalný dusík, což je základní princip tvorby kapalného dusíku.

Proces výroby kapalného dusíku

Proces výroby kapalného dusíku zahrnuje několik hlavních kroků: Nejprve se vzduch stlačí a vyčistí, aby se odstranily nečistoty, jako je voda a oxid uhličitý; poté se vzduch předchladí, obvykle na přibližně -100 °C, aby se zlepšila účinnost separace; dále se provádí hluboká studená separace, při níž se plyn postupně ochlazuje na teplotu zkapalnění dusíku, čímž se získá kapalný dusík. V tomto procesu hrají klíčovou roli výměníky tepla a frakcionační věže, které zajišťují účinné oddělení různých složek při vhodných teplotách. Nakonec se kapalný dusík skladuje ve speciálně navržených izolovaných nádobách, aby se udržela jeho extrémně nízká teplota a zabránilo se ztrátám odpařováním.

Technické výzvy při tvorbě kapalného dusíku

Tvorba kapalného dusíku vyžaduje překonání několika technických výzev. První je udržování nízkoteplotního prostředí, protože bod varu kapalného dusíku je extrémně nízký. Během procesu zkapalňování je nutné udržovat teplotu pod -195,8 ℃, což vyžaduje vysoce výkonné chladicí zařízení a izolační materiály. Za druhé, během procesu hlubokého chlazení je třeba zabránit nadměrné kondenzaci kyslíku, protože kapalný kyslík má silné oxidační vlastnosti a představuje potenciální bezpečnostní rizika. Proto musí být během procesu návrhu přesně řízen proces separace dusíku a kyslíku a musí být použity vhodné materiály k zajištění bezpečnosti a stability systému. Kromě toho přeprava a skladování kapalného dusíku vyžaduje speciálně navržené Dewarovy baňky, aby se zabránilo zvyšování teploty a ztrátám kapalného dusíku odpařováním.

Aktuální aplikace kapalného dusíku

Nízkoteplotní vlastnosti kapalného dusíku ho činí široce použitelným v různých oblastech. V medicíně se kapalný dusík používá v kryochirurgii a konzervaci tkání, jako je zmrazování kožních lézí a konzervace biologických vzorků. V potravinářském průmyslu se kapalný dusík používá k rychlému zmrazení potravin, protože jeho ultranízkoteplotní prostředí dokáže potraviny rychle zmrazit, čímž se snižuje poškození buněčné struktury a zachovává se tak původní chuť a nutriční hodnoty potravin. Ve výzkumné oblasti se kapalný dusík široce používá ve výzkumu supravodivosti, nízkoteplotních fyzikálních experimentech atd., kde poskytuje experimentální prostředí s extrémně nízkou teplotou. Kromě toho se v průmyslové výrobě kapalný dusík používá při zpracování kovů, tepelném zpracování a jako inertní plyn k zabránění vzniku určitých chemických reakcí. Závěr

Proces tvorby kapalného dusíku je složitý fyzikální proces, kterého se dosahuje především metodami hluboké separace studeným vzduchem a technologiemi zkapalňování. Nízkoteplotní vlastnosti kapalného dusíku mu předurčují významnou roli v různých oblastech, jako je průmysl, medicína a výzkum. Od extrakce plynného dusíku přes hluboké zkapalňování za studena až po jeho aplikaci, každý krok demonstruje sílu pokročilých chladicích a separačních technologií. V praktickém provozu musí technici také neustále optimalizovat výrobní proces, aby snížili spotřebu energie a zlepšili efektivitu výroby kapalného dusíku.

Jsme výrobcem a vývozcem jednotek pro separaci vzduchu. Chcete-li se o nás dozvědět více:

Kontaktní osoba: Anna

Tel./Whatsapp/Wechat: +86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com