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深冷處理設(shè)備的發(fā)展歷史
日期：2024-11-07 23:30
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摘要：
產(chǎn)生和維持深低溫，使原料氣液化或分離并提純其組分的設(shè)備，又稱深度冷凍處理設(shè)備。深冷處理設(shè)備的深低溫是指遠(yuǎn)低于普通制冷工程所達(dá)到和應(yīng)用的溫度，其范圍一般為120K到接近零度。深低溫設(shè)備的用途很廣。例如，氧液化設(shè)備和氫液化設(shè)備能生產(chǎn)液氧和液氫，作為火箭的推進(jìn)劑；氦液化設(shè)備可生產(chǎn)液氦，用于研究超導(dǎo)材料、超導(dǎo)電技術(shù)、空間技術(shù)等。又如用天然氣分離設(shè)備將原料氣分離，可生產(chǎn)乙烷、乙烯等輕烴化工原料；空氣分離設(shè)備可生產(chǎn)氧氣和氮?dú)?，供冶煉鋼鐵、制造合成氨等之用。20世紀(jì)70～80年代，空氣分離設(shè)備在煤的氣化、污水處理、紙漿漂白、石油蛋白的發(fā)酵和集成電路板生產(chǎn)等新領(lǐng)域得到了應(yīng)用和推廣。
在地球上不存在天然的深低溫環(huán)境和深低溫物質(zhì)，必須利用深低溫設(shè)備方能獲得這樣的低溫。1877年，法國(guó)的L.P.凱泰和瑞士的R.皮克特分別用實(shí)驗(yàn)室的制冷設(shè)備,達(dá)到了90.2K以下的深低溫、獲得霧狀液態(tài)氧。1893年，英國(guó)的J.杜瓦在深低溫液化氣體的貯器方面首先制成真空瓶，被稱為杜瓦瓶。1895年,德國(guó)的C.von林德應(yīng)用焦耳-湯姆森等焓節(jié)流效應(yīng),以壓縮機(jī)、管式換熱器和節(jié)流閥組成原始深低溫設(shè)備，并用它液化空氣，使溫度達(dá)到80.9K。1898年,杜瓦在林德工作基礎(chǔ)上,用液態(tài)空氣預(yù)冷氫氣，再經(jīng)節(jié)流閥等焓膨脹,將溫度降到20.4K以下而獲得液氫。1902年，法國(guó)的G.克勞德在林德液化設(shè)備基礎(chǔ)上加上活塞式膨脹機(jī)，以等熵膨脹制冷方法為主也制成液化空氣的設(shè)備。1903年出現(xiàn)了商品制氧機(jī)。1908年,荷蘭的H.卡默林-昂內(nèi)斯用同樣原理將液氫預(yù)冷氦氣,并在絕熱條件下等焓膨脹,將溫度降到4.2K以下而獲得液氦。1965年，蘇聯(lián)的β.С.涅加諾夫等人發(fā)明稀釋制冷機(jī)，使溫度達(dá)到0.025K。70年代以來(lái)，人們應(yīng)用退磁制冷技術(shù)使設(shè)備的致冷溫度進(jìn)一步降低。
深冷處理設(shè)備的深低溫精餾是先將原料氣液化，然后再按各組分冷凝(蒸發(fā))溫度的不同，應(yīng)用精餾原理分離出各組分，分離過(guò)程是在深低溫精餾塔中實(shí)現(xiàn)的。這種方法適用于被分離組分冷凝溫度相近的原料氣，如從空氣中分離氧和氮。
深低溫分凝是利用原料氣中各組分冷凝溫度的差異，在換熱器中降低原料氣的溫度，由高到低逐個(gè)組分進(jìn)行液化，并在分離器中將液體分離。這種方法適用于被分離組分的冷凝溫度相距較遠(yuǎn)的原料氣，如焦?fàn)t氣的分離。
深低溫吸附是利用多孔性的固體吸附劑具有選擇吸附的特性，在深低溫下吸附某些雜質(zhì)組分，以獲得純凈的產(chǎn)品的方法。如利用分子篩吸附器在液態(tài)空氣下從粗氬中吸附氧和氮，以獲得精氬等。根據(jù)工藝的需要，有時(shí)單獨(dú)使用一種原理，有時(shí)幾種原理同時(shí)并用。
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