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关于深低温设备性能技术介绍

发表时间:2017-05-13

        产生和维持深低温,使原料气液化或分离并提纯其组分的设备,又称深度冷冻处理设备。深低温是指远低于普通制冷工程所达到和应用的温度,其范围一般为120K到接近****零度。深低温设备的用途很广。例如,氧液化设备和氢液化设备能生产液氧和液氢,作为火箭的推进剂;氦液化设备可生产液氦,用于研究超导材料、超导电技术、空间技术等。又如用天然气分离设备将原料气分离,可生产乙烷、乙烯等轻烃化工原料;空气分离设备可生产氧气和氮气,供冶炼钢铁、制造合成氨等之用。20世纪70~80年代,空气分离设备在煤的气化、污水处理、纸浆漂白、石油蛋白的发酵和集成电路板生产等新领域得到了应用和推广。   

        在地球上不存在天然的深低温环境和深低温物质,必须利用深低温设备方能获得这样的低温。1877年,法国的L.P.凯泰和瑞士的R.皮克特分别用实验室的制冷设备,达到了90.2K以下的深低温、获得雾状液态氧。1893年,英国的J.杜瓦在深低温液化气体的贮器方面首先制成真空瓶,被称为杜瓦瓶。1895年,德国的C.von林德应用焦耳-汤姆森等焓节流效应,以压缩机、管式换热器和节流阀组成原始深低温设备,并用它液化空气,使温度达到80.9K。1898年,杜瓦在林德工作基础上,用液态空气预冷氢气,再经节流阀等焓膨胀,将温度降到20.4K以下而获得液氢。1902年,法国的G.克劳德在林德液化设备基础上加上活塞式膨胀机,以等熵膨胀制冷方法为主也制成液化空气的设备。1903年出现了****台商品制氧机。1908年,荷兰的H.卡默林-昂内斯用同样原理将液氢预冷氦气,并在绝热条件下等焓膨胀,将温度降到4.2K以下而获得液氦。1965年,苏联的β.С.涅加诺夫等人发明稀释制冷机,使温度达到0.025K。70年代以来,人们应用退磁制冷技术使设备的致冷温度进一步降低。   
        深低温精馏是先将原料气液化,然后再按各组分冷凝(蒸发)温度的不同,应用精馏原理分离出各组分,分离过程是在深低温精馏塔中实现的。这种方法适用于被分离组分冷凝温度相近的原料气,如从空气中分离氧和氮。  
        深低温分凝是利用原料气中各组分冷凝温度的差异,在换热器中降低原料气的温度,由高到低逐个组分进行液化,并在分离器中将液体分离。这种方法适用于被分离组分的冷凝温度相距较远的原料气,如焦炉气的分离。  
        深低温吸附是利用多孔性的固体吸附剂具有选择吸附的特性,在深低温下吸附某些杂质组分,以获得纯净的产品的方法。如利用分子筛吸附器在液态空气下从粗氩中吸附氧和氮,以获得精氩等。根据工艺的需要,有时单独使用一种原理,有时几种原理同时并用。  

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