CÔNG TY TNHH TẬP ĐOÀN CÔNG NGHỆ NUZHUO HÀNG CHÂU

Nitơ lỏng, với công thức hóa học N₂, là một chất lỏng không màu, không mùi và không độc hại thu được bằng cách hóa lỏng nitơ thông qua quá trình làm lạnh sâu. Nhờ nhiệt độ cực thấp và ứng dụng đa dạng, nitơ lỏng được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học, y học, công nghiệp và đông lạnh thực phẩm. Vậy nitơ lỏng được hình thành như thế nào? Bài viết này sẽ cung cấp câu trả lời chi tiết cho câu hỏi này từ nhiều khía cạnh: chiết xuất nitơ, phương pháp tách khí làm lạnh sâu, quy trình sản xuất nitơ lỏng và các ứng dụng thực tế của nó.

Chiết xuất nitơ

Việc sản xuất nitơ lỏng đòi hỏi bước đầu tiên là thu được nitơ tinh khiết. Nitơ là thành phần chính của khí quyển Trái Đất, chiếm 78% thể tích không khí. Việc chiết xuất nitơ thường được thực hiện bằng công nghệ tách khí lạnh sâu hoặc phương pháp hấp phụ dao động áp suất (PSA). Tách khí lạnh sâu là phương pháp công nghiệp được sử dụng phổ biến nhất. Bằng cách nén và làm lạnh không khí, nó tách oxy, nitơ và các thành phần khí khác ở các nhiệt độ khác nhau. Phương pháp hấp phụ dao động áp suất tận dụng các đặc tính hấp phụ khác nhau của các chất hấp phụ đối với các loại khí khác nhau, đạt được nitơ có độ tinh khiết cao thông qua một chu trình hấp phụ và giải hấp. Các phương pháp này đảm bảo độ tinh khiết và chất lượng của nitơ làm nguyên liệu thô cho quá trình sản xuất nitơ lỏng.

Phương pháp tách khí lạnh sâu

Phương pháp tách khí lạnh sâu là một trong những bước quan trọng trong sản xuất nitơ lỏng. Phương pháp này tận dụng các điểm sôi khác nhau của các loại khí trong không khí để hóa lỏng và bốc hơi dần nitơ, oxy và các thành phần khí khác. Điểm sôi của nitơ là -195,8℃, trong khi điểm sôi của oxy là -183℃. Bằng cách hạ nhiệt độ dần dần, oxy được hóa lỏng trước và tách khỏi các loại khí khác, phần còn lại là nitơ có độ tinh khiết cao hơn. Sau đó, nitơ này được làm lạnh tiếp xuống dưới điểm sôi để hóa lỏng thành nitơ lỏng, đây là nguyên lý cốt lõi của quá trình hình thành nitơ lỏng.

Quá trình sản xuất nitơ lỏng

Quy trình sản xuất nitơ lỏng bao gồm một số bước chính: Đầu tiên, không khí được nén và tinh chế để loại bỏ các tạp chất như nước và carbon dioxide; sau đó, không khí được làm lạnh sơ bộ, thường xuống khoảng -100℃ để cải thiện hiệu suất tách; tiếp theo, quá trình tách lạnh sâu được thực hiện, làm lạnh dần khí đến nhiệt độ hóa lỏng của nitơ để thu được khí nitơ lỏng. Trong quy trình này, bộ trao đổi nhiệt và tháp phân đoạn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tách hiệu quả các thành phần khác nhau ở nhiệt độ thích hợp. Cuối cùng, khí nitơ lỏng được lưu trữ trong các bình chứa cách nhiệt được thiết kế đặc biệt để duy trì nhiệt độ cực thấp và ngăn ngừa thất thoát do bay hơi.

Những thách thức kỹ thuật trong quá trình hình thành nitơ lỏng

Việc hình thành nitơ lỏng đòi hỏi phải vượt qua một số thách thức kỹ thuật. Đầu tiên là việc duy trì môi trường nhiệt độ thấp, vì điểm sôi của nitơ lỏng cực kỳ thấp. Trong quá trình hóa lỏng, cần duy trì nhiệt độ dưới -195,8℃, đòi hỏi thiết bị làm lạnh hiệu suất cao và vật liệu cách nhiệt. Thứ hai, trong quá trình làm lạnh sâu, phải tránh sự ngưng tụ quá mức của oxy vì oxy lỏng có tính oxy hóa mạnh và tiềm ẩn các mối nguy hiểm về an toàn. Do đó, trong quá trình thiết kế, quá trình tách nitơ-oxy phải được kiểm soát chính xác và phải sử dụng vật liệu phù hợp để đảm bảo an toàn và ổn định của hệ thống. Ngoài ra, việc vận chuyển và lưu trữ nitơ lỏng đòi hỏi phải có bình Dewar được thiết kế đặc biệt để ngăn ngừa sự gia tăng nhiệt độ và thất thoát nitơ lỏng do bay hơi.

Ứng dụng thực tế của nitơ lỏng

Đặc tính nhiệt độ thấp của nitơ lỏng giúp nó được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Trong y học, nitơ lỏng được sử dụng trong phẫu thuật lạnh và bảo quản mô, chẳng hạn như đông lạnh các tổn thương da và bảo quản mẫu sinh học. Trong công nghiệp thực phẩm, nitơ lỏng được sử dụng để đông lạnh thực phẩm nhanh chóng, nhờ môi trường nhiệt độ cực thấp của nó có thể đông lạnh thực phẩm nhanh chóng, giảm thiểu tổn thương cấu trúc tế bào và do đó duy trì hương vị và dinh dưỡng ban đầu của thực phẩm. Trong lĩnh vực nghiên cứu, nitơ lỏng được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu siêu dẫn, các thí nghiệm vật lý nhiệt độ thấp, v.v., tạo ra một môi trường thí nghiệm ở nhiệt độ cực thấp. Ngoài ra, trong sản xuất công nghiệp, nitơ lỏng được sử dụng trong gia công kim loại, xử lý nhiệt và làm khí trơ để ngăn chặn một số phản ứng hóa học xảy ra. Kết luận

Quá trình hình thành nitơ lỏng là một quá trình vật lý phức tạp, chủ yếu được thực hiện thông qua các phương pháp tách khí lạnh sâu và công nghệ hóa lỏng. Đặc tính nhiệt độ thấp của nitơ lỏng giúp nó đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, y học và nghiên cứu. Từ việc chiết xuất khí nitơ đến hóa lỏng lạnh sâu và cuối cùng là ứng dụng, mỗi bước đều thể hiện sức mạnh của công nghệ làm lạnh và tách tiên tiến. Trong vận hành thực tế, các kỹ thuật viên cũng cần liên tục tối ưu hóa quy trình sản xuất để giảm tiêu thụ năng lượng và nâng cao hiệu quả sản xuất nitơ lỏng.

Chúng tôi là nhà sản xuất và xuất khẩu thiết bị tách khí. Nếu bạn muốn biết thêm về chúng tôi:

Người liên hệ: Anna

Điện thoại/Whatsapp/Wechat: +86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com