Máquina de preparación de nitrógeno líquido de laboratorio

I. principios de funcionamiento

Máquina de preparación de nitrógeno líquido de laboratorioEl flujo de trabajo básico incluye cinco etapas: compresión de aire, purificación de aire, enfriamiento, separación y licuefacción:

Compresión de aire: el aire ambiente se introduce primero en el compresor de aire, que aumenta la presión después de una compresión multinivel (generalmente 5 - 10 bar) para proporcionar una base de potencia para el tratamiento posterior.

Purificación de aire: el aire comprimido contiene impurezas como humedad, aceite, dióxido de carbono y polvo, que deben purificarse profundamente a través de filtros multinivel (como prefiltro, filtro de carbón activado, tamiz molecular, etc.) para evitar que las impurezas congelen y bloqueen el sistema a baja temperatura.

Enfriamiento e intercambio de calor: el aire de alta presión purificado entra en el intercambiador de calor, intercambia calor con nitrógeno de baja temperatura que regresa y se enfría gradualmente a una temperatura cercana a la licuefacción (unos - 196 grados celsius).

Separación del aire: separación en una columna de rectificación a baja temperatura utilizando las diferentes características del punto de ebullición de los componentes del aire (principalmente nitrógeno 78%, oxígeno 21%, argón alrededor del 1%). El punto de ebullición del nitrógeno (- 195,8 ° c) es inferior al del oxígeno (- 183 ° c), por lo que el nitrógeno se evapora primero durante el proceso de rectificación y se enriquece en la parte superior de la torre, mientras que el oxígeno se enriquece en la parte inferior de la torre.

Licuefacción y almacenamiento: el nitrógeno de alta pureza separado se enfría y licua aún más, y se almacena en tanques o tanques de almacenamiento de Dewar a baja temperatura para uso de los usuarios.

Todo el proceso generalmente se basa en la teoría del ciclo de refrigeración a baja temperatura, como el ciclo linde o el ciclo claude, y algunos modelos también combinan la tecnología del Expansor para mejorar la eficiencia energética.

II. tipos principales

Según la capacidad, la estructura y los escenarios de aplicación, las máquinas de preparación de nitrógeno líquido se pueden dividir en las siguientes categorías:

Tipo de laboratorio pequeño: la producción diaria suele estar entre 10 - 100 litros, el volumen es compacto, adecuado para universidades, institutos de investigación o pequeñas instituciones médicas, se puede colocar directamente en el laboratorio.

Tipo industrial mediano: producción diaria de 100 - 1000 litros, adecuado para pequeñas y medianas plantas de procesamiento de alimentos, fábricas de fabricación electrónica o bancos de muestras biológicas, a menudo equipado con sistemas de control automático y funciones de monitoreo remoto.

Tipo de suministro centralizado de gas a gran escala: la producción diaria puede alcanzar miles o incluso decenas de miles de litros, principalmente para grandes plantas químicas, empresas siderúrgicas o centros de distribución de nitrógeno líquido, generalmente unidades de separación de aire integradas (asu), con capacidad de funcionamiento continua y estable.

Además, por método de refrigeración, se puede dividir en:

Tipo de expansión de ahorro: estructura simple, bajo costo, pero baja eficiencia;

Modelo de expansión de turbina: el uso de la expansión de gas para hacer trabajo de refrigeración, alta eficiencia, adecuado para equipos grandes y medianos.

III. tecnologías clave

Tecnología de adsorción de Tamiz molecular de alta eficiencia: se utiliza para eliminar profundamente el vapor de agua y el dióxido de carbono, asegurando que el sistema no se congele y se bloquee a bajas temperaturas.

Diseño de la torre de rectificación a baja temperatura: utilice rellenos regulares o placas de torre de alta eficiencia para mejorar la eficiencia de separación y la pureza del producto (generalmente hasta más del 99999%).

Sistema de control inteligente: integración de sistemas PLC o CDs para lograr arranque y parada totalmente automáticos, diagnóstico de fallas, optimización del consumo de energía y operación y mantenimiento remotos.

Tecnología de aislamiento térmico y retención de frío: se utiliza aislamiento térmico multicapa al vacío (mli) o relleno de arena perlada para minimizar la pérdida de evaporación de nitrógeno líquido.

Algoritmo de optimización de ahorro de energía: reducir el consumo de energía por unidad de nitrógeno líquido a través del control de frecuencia variable, el ajuste de carga y la recuperación de frío residual.

IV. escenarios de aplicación

Áreas médicas y biológicas: para Criopreservación de células, tejidos y vacunas; La crioterapia durante la cirugía también depende del nitrógeno líquido.

Industria alimentaria: alimentos congelados (como mariscos, carne, frutas y verduras), especias congeladas y molidas, reemplazo de gases nobles en envases de alimentos, etc., requieren una gran cantidad de nitrógeno líquido.

Fabricación de electrónica y semiconductores: en procesos como la fabricación de chips y el embalaje led, el nitrógeno líquido proporciona un ambiente de temperatura ultra baja o sirve como atmósfera protectora.

Investigación científica y educación: los experimentos superconductores, la investigación física a baja temperatura y las pruebas de materiales son inseparables del nitrógeno líquido como medio de enfriamiento.

Mantenimiento industrial: para el montaje de contracción en frío de tuberías, el tratamiento en frío de piezas metálicas para mejorar la dureza, así como el bloqueo de fugas de emergencia.