شرکت گروه فناوری هانگژو نوژو، با مسئولیت محدود

نیتروژن مایع، با فرمول شیمیایی N₂، مایعی بی‌رنگ، بی‌بو و غیرسمی است که با مایع کردن نیتروژن از طریق فرآیند خنک‌سازی عمیق به دست می‌آید. به دلیل دمای بسیار پایین و کاربردهای متنوع، این ماده به طور گسترده در تحقیقات علمی، پزشکی، صنعت و انجماد مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. بنابراین، نیتروژن مایع چگونه تشکیل می‌شود؟ این مقاله از چندین جنبه به این سوال پاسخ مفصلی می‌دهد: استخراج نیتروژن، روش جداسازی هوا با خنک‌سازی عمیق، فرآیند تولید نیتروژن مایع و کاربردهای عملی آن.

استخراج نیتروژن

تولید نیتروژن مایع نیاز به اولین مرحله برای به دست آوردن نیتروژن خالص دارد. نیتروژن جزء اصلی جو زمین است که 78٪ از حجم هوا را تشکیل می‌دهد. استخراج نیتروژن معمولاً با استفاده از فناوری جداسازی هوای سرد عمیق یا روش‌های جذب نوسان فشار (PSA) انجام می‌شود. جداسازی هوای سرد عمیق رایج‌ترین روش صنعتی مورد استفاده است. با فشرده‌سازی و خنک کردن هوا، اکسیژن، نیتروژن و سایر اجزای گاز در دماهای مختلف جدا می‌شوند. روش جذب نوسان فشار از خواص جذب مختلف جاذب‌ها برای گازهای مختلف استفاده می‌کند و از طریق چرخه جذب و واجذب، نیتروژن با خلوص بالا را به دست می‌آورد. این روش‌ها خلوص و کیفیت نیتروژن را به عنوان ماده اولیه برای فرآیند تولید نیتروژن مایع تضمین می‌کنند.

روش جداسازی هوای سرد عمیق

روش جداسازی هوای سرد عمیق یکی از مراحل کلیدی در تولید نیتروژن مایع است. این روش از نقاط جوش مختلف گازهای موجود در هوا برای مایع کردن و تبخیر تدریجی نیتروژن، اکسیژن و سایر اجزای گاز استفاده می‌کند. نقطه جوش نیتروژن -195.8 درجه سانتیگراد است، در حالی که نقطه جوش اکسیژن -183 درجه سانتیگراد است. با کاهش تدریجی دما، ابتدا اکسیژن مایع شده و از سایر گازها جدا می‌شود و قسمت باقی مانده به عنوان نیتروژن با خلوص بالاتر باقی می‌ماند. متعاقباً، این نیتروژن بیشتر تا زیر نقطه جوش خود سرد می‌شود تا به نیتروژن مایع تبدیل شود، که اصل اساسی تشکیل نیتروژن مایع است.

فرآیند تولید نیتروژن مایع

فرآیند تولید نیتروژن مایع شامل چندین مرحله اصلی است: ابتدا، هوا فشرده و تصفیه می‌شود تا ناخالصی‌هایی مانند آب و دی‌اکسید کربن از آن حذف شود؛ سپس، هوا معمولاً تا حدود -100 درجه سانتیگراد سرد می‌شود تا راندمان جداسازی بهبود یابد؛ در مرحله بعد، جداسازی سرد عمیق انجام می‌شود و به تدریج گاز تا دمای مایع شدن نیتروژن خنک می‌شود تا گاز نیتروژن مایع به دست آید. در این فرآیند، مبدل‌های حرارتی و برج‌های جداسازی نقش مهمی در تضمین جداسازی مؤثر اجزای مختلف در دماهای مناسب دارند. در نهایت، گاز نیتروژن مایع در ظروف عایق‌بندی شده با طراحی خاص ذخیره می‌شود تا دمای بسیار پایین آن حفظ شود و از هدر رفتن بخار جلوگیری شود.

چالش‌های فنی در تشکیل نیتروژن مایع

تشکیل نیتروژن مایع مستلزم غلبه بر چندین چالش فنی است. اولین مورد، حفظ محیط با دمای پایین است، زیرا نقطه جوش نیتروژن مایع بسیار پایین است. در طول فرآیند مایع‌سازی، لازم است دمای زیر -195.8 درجه سانتیگراد حفظ شود، که به تجهیزات تبرید با کارایی بالا و مواد عایق نیاز دارد. ثانیاً، در طول فرآیند سرمای عمیق، باید از تراکم بیش از حد اکسیژن جلوگیری شود زیرا اکسیژن مایع دارای خواص اکسیدکننده قوی است و خطرات ایمنی بالقوه‌ای را ایجاد می‌کند. بنابراین، در طول فرآیند طراحی، فرآیند جداسازی نیتروژن-اکسیژن باید دقیقاً کنترل شود و از مواد مناسب برای اطمینان از ایمنی و پایداری سیستم استفاده شود. علاوه بر این، حمل و نقل و ذخیره نیتروژن مایع نیاز به فلاسک‌های مخصوص Dewar دارد تا از افزایش دما و از دست دادن تبخیر نیتروژن مایع جلوگیری شود.

کاربردهای واقعی نیتروژن مایع

خواص دمای پایین نیتروژن مایع، آن را به طور گسترده در زمینه‌های مختلف کاربرد می‌دهد. در پزشکی، نیتروژن مایع در جراحی کرایو و حفظ بافت، مانند انجماد ضایعات پوستی و نگهداری نمونه‌های بیولوژیکی استفاده می‌شود. در صنایع غذایی، نیتروژن مایع برای انجماد سریع مواد غذایی استفاده می‌شود، زیرا محیط دمای بسیار پایین آن می‌تواند به سرعت مواد غذایی را منجمد کند، آسیب به ساختار سلولی را کاهش دهد و در نتیجه طعم و ارزش غذایی اصلی غذا را حفظ کند. در زمینه تحقیقات، نیتروژن مایع به طور گسترده در تحقیقات ابررسانایی، آزمایش‌های فیزیک دمای پایین و غیره استفاده می‌شود و یک محیط آزمایشگاهی با دمای بسیار پایین را فراهم می‌کند. علاوه بر این، در تولید صنعتی، نیتروژن مایع در فرآوری فلزات، عملیات حرارتی و به عنوان یک گاز بی‌اثر برای جلوگیری از وقوع برخی واکنش‌های شیمیایی استفاده می‌شود. نتیجه‌گیری

فرآیند تشکیل نیتروژن مایع یک فرآیند فیزیکی پیچیده است که عمدتاً از طریق روش‌های جداسازی هوای سرد عمیق و فناوری‌های مایع‌سازی حاصل می‌شود. خاصیت دمای پایین نیتروژن مایع باعث می‌شود که نقش مهمی در زمینه‌های مختلفی مانند صنعت، پزشکی و تحقیقات ایفا کند. از استخراج گاز نیتروژن گرفته تا مایع‌سازی سرد عمیق و در نهایت تا کاربرد آن، هر مرحله قدرت فناوری‌های پیشرفته تبرید و جداسازی را نشان می‌دهد. در عملیات عملی، تکنسین‌ها نیز باید به طور مداوم فرآیند تولید را بهینه کنند تا مصرف انرژی را کاهش داده و راندمان تولید نیتروژن مایع را بهبود بخشند.

ما تولیدکننده و صادرکننده واحد جداسازی هوا هستیم. اگر می‌خواهید درباره ما بیشتر بدانید:

شخص تماس： آنا

تلفن/واتساپ/وی‌چت: +86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com