Le premier générateur d'oxygène commercial est apparu en 1903 ; en 1908, Camerin Onnes des Pays-Bas a pré-refroidi l'hélium avec de l'hydrogène liquide et l'a détendu isenthalpique dans des conditions adiabatiques, réduisant la température à moins de 4,2K. Obtenir de l'hélium liquide ; en 1965, Neganov de l'Union soviétique et d'autres ont inventé un réfrigérateur à dilution pour que la température atteigne 0,025 K; depuis les années 1970, les gens ont appliqué la technologie de réfrigération de démagnétisation pour réduire davantage la température de réfrigération de l'équipement's.
Liquéfaction des gaz La liquéfaction des gaz est réalisée par un équipement de liquéfaction des tissus basé sur le cycle de liquéfaction. Les principaux cycles de liquéfaction sont le cycle de liquéfaction de Linde et le cycle de liquéfaction de Claude.
① Cycle de liquéfaction Linde : cycle qui utilise l'effet d'étranglement d'un papillon des gaz pour liquéfier le gaz de matière première (Figure 1). La matière première gazeuse de pression normale p1 et de température normale T1 est comprimée dans le compresseur de l'état 1 à l'état 2, et la pression correspondante est p2. La température est réduite à l'état 3 par l'échangeur de chaleur, puis la pression est réduite par le papillon des gaz, et la détente isoenthalpie est effectuée jusqu'à l'état. 4. A ce moment, une partie du gaz est convertie en liquide et évacuée du réservoir de liquide ; une partie du gaz non liquéfié est réchauffée à l'état 1 dans l'échangeur de chaleur, formant ainsi un cycle thermique.
② Cycle de liquéfaction Claude : Un cycle qui utilise la détente isentropique et la détente isenthalpique combinées à la réfrigération pour liquéfier la matière première gazeuse (Figure 2). La matière première gazeuse de pression normale p1 et de température normale T1 est comprimée de l'état 1 à l'état 2 à la température intermédiaire dans le compresseur, la pression correspondante est p2, et la température est réduite à l'état 3 par l'échangeur de chaleur E1. Après cela, le gaz est divisé en deux parties, une partie du gaz continue de traverser les échangeurs de chaleur E2 et E3, et est refroidi aux états 4 et 5, puis est détendu en enthalpie jusqu'à l'état 6 à travers le papillon des gaz. A ce moment, une partie du gaz se transforme en liquide et est évacuée du réservoir de liquide ; la partie non liquéfiée du gaz est réchauffée à l'état 8 dans l'échangeur de chaleur E3, puis fusionne avec une autre partie du gaz qui est détendu à l'état 8 dans le détendeur avec une entropie moyenne, et finalement est échangée Les réchauffeurs E2 et E1 sont réchauffés à l'état 1, formant ainsi un cycle thermodynamique. D'autres cycles de liquéfaction développés sur cette base, tels que les cycles de liquéfaction à étranglement avec des cycles de réfrigération supplémentaires (tels que les cycles de pré-refroidissement avec de l'ammoniac ou de l'azote liquide ou d'autres sources froides) ou des cycles de liquéfaction à détente isentropique, avec des cycles de réfrigération externes cycle de liquéfaction à détente isentropique, cycle de réfrigération à gaz régénératif (voir cycle de réfrigération) et cycle de liquéfaction à détente isentropique à plusieurs étages.
Les différents cycles ci-dessus sont des cycles idéaux. Cependant, dans les applications pratiques, le processus de compression du compresseur n'est pas un processus isotherme, l'échangeur de chaleur a un réchauffement insuffisant et une perte de capacité froide en raison d'une intrusion de chaleur externe, et le détendeur a une perte adiabatique et une perte mécanique, donc une compensation doit être prise dans le processus de réfrigération proprement dit. Mesures pour atteindre le bilan thermique du processus.
Séparation des gaz Les principes de séparation des gaz bruts couramment utilisés comprennent la rectification cryogénique profonde, la condensation fractionnée cryogénique profonde et l'adsorption cryogénique profonde. ①Distillation profonde et à basse température : d'abord liquéfier le gaz de matière première, puis séparer les composants en fonction des différentes températures de condensation (évaporation) de chaque composant, en utilisant le principe de rectification. Le processus de séparation est réalisé dans une tour de rectification cryogénique profonde. Cette méthode convient au gaz brut avec une température de condensation similaire des composants séparés, telle que la séparation de l'oxygène et de l'azote de l'air. Ségrégation profonde à basse température : utilisez la différence de température de condensation de chaque composant du gaz brut pour réduire la température du gaz brut dans l'échangeur de chaleur, liquéfiez les composants un par un de haut en bas et séparez le liquide dans le séparateur. Cette méthode convient à la séparation de gaz bruts tels que les gaz de fours à coke où la température de condensation des composants séparés est éloignée. ③Adsorption profonde et à basse température : L'utilisation d'adsorbants solides poreux a les caractéristiques d'une adsorption sélective pour adsorber certains composants d'impuretés à des températures profondes et basses pour obtenir des produits purs. Par exemple, un adsorbeur à tamis moléculaire est utilisé pour adsorber l'oxygène et l'azote de l'argon brut à la température de l'air liquide pour obtenir de l'argon raffiné.
Selon les besoins du processus, parfois un principe est utilisé seul, et parfois plusieurs principes sont utilisés simultanément.