Machine de préparation d'azote liquide de laboratoire

I. principe de fonctionnement

Machine de préparation d'azote liquide de laboratoireLe flux de travail de base comprend cinq étapes de compression d'air, de purification d'air, de refroidissement, de séparation et de liquéfaction:

Compression d'air: l'air ambiant est d'abord aspiré dans le compresseur d'air, après une compression à plusieurs étages pour augmenter la pression (généralement 5 - 10 bar), fournissant une base de puissance pour le traitement ultérieur.

Purification de l'air: l'air comprimé contient des impuretés telles que l'humidité, l'huile, le dioxyde de carbone et la poussière, qui doivent être purifiées en profondeur à travers des filtres à plusieurs étapes (tels que le préfiltre, le filtre à charbon actif, le tamis moléculaire, etc.) pour empêcher les impuretés de geler et de bloquer le système à basse température.

Refroidissement et échange de chaleur: l'air purifié à haute pression entre dans un échangeur de chaleur pour échanger de la chaleur avec de l'azote cryogénique à reflux, refroidi progressivement jusqu'à une température proche de la température de liquéfaction (environ - 196 ° c).

Séparation de l'air: la séparation est réalisée dans une colonne de rectification cryogénique en utilisant les caractéristiques différentes des points d'ébullition de chaque composant dans l'air (principalement l'azote 78%, l'oxygène 21%, l'argon environ 1%). Le point d'ébullition de l'azote (- 195,8°c) est inférieur à celui de l'oxygène (- 183°c), de sorte que l'azote s'évapore préférentiellement au cours de la rectification et s'enrichit en tête de colonne, tandis que l'oxygène s'enrichit en fond de colonne.

Liquéfaction et stockage: l'azote de haute pureté séparé est refroidi et liquéfié pour être stocké dans des réservoirs ou des cuves de stockage à basse température de Dewar à l'usage des utilisateurs.

L'ensemble du processus est généralement basé sur la théorie des cycles de réfrigération à basse température tels que le cycle Linde ou le cycle Claude, et certains modèles intègrent également la technologie d'expansion pour améliorer l'efficacité énergétique.

II. Principaux types

En fonction de la capacité, de la structure et du scénario d'application, les machines de préparation d'azote liquide peuvent être classées dans les catégories suivantes:

Type de petit laboratoire: la production quotidienne est généralement comprise entre 10 et 100 litres, le volume est compact et convient aux universités, aux instituts de recherche ou aux petits établissements de santé, qui peuvent être placés directement dans le laboratoire.

Type industriel de taille moyenne: avec une production de 100 à 1000 litres par jour, il convient aux petites et moyennes usines de transformation des aliments, aux usines de fabrication électronique ou aux banques d'échantillons biologiques, souvent équipées de systèmes de contrôle automatique et de fonctions de surveillance à distance.

Grand type d'alimentation centralisée en gaz: la production quotidienne peut atteindre des milliers de litres, voire des dizaines de milliers de litres, et est principalement utilisée dans les grandes usines chimiques, les entreprises sidérurgiques ou les centres de distribution d'azote liquide, généralement avec unité de séparation d'air intégrée (asu), avec une capacité de fonctionnement stable en continu.

En outre, par mode de réfrigération peut également être divisé en:

Type à expansion étranglée: structure simple, faible coût, mais moins efficace;

Modèle d'expansion de diaphragme: utilisation de l'expansion du gaz pour faire du travail de réfrigération, haute efficacité, convient aux équipements de grande et moyenne taille.

Iii. Technologies clés

Technologie d'adsorption par tamis moléculaire à haute efficacité: pour l'élimination en profondeur de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone, garantissant que le système ne gèle pas à basse température.

Conception de la colonne de rectification cryogénique: avec un remplissage régulier ou une plaque à haute efficacité, l'efficacité de séparation et la pureté du produit sont améliorées (généralement jusqu'à 99999% ou plus).

Système de contrôle intelligent: système PLC ou DCS intégré pour le démarrage et l'arrêt entièrement automatisés, le diagnostic des pannes, l'optimisation de la consommation d'énergie et l'exploitation et la maintenance à distance.

Technologie d'isolation thermique et de rétention de froid: réduisez les pertes par évaporation d'azote liquide grâce à l'isolation multicouche sous vide (MLI) ou au remplissage de sable nacré.

Algorithme d'optimisation des économies d'énergie: réduire la consommation d'énergie par unité d'azote liquide par des moyens tels que le contrôle de la fréquence de conversion, la régulation de la charge et la récupération du froid résiduel.

Iv. Scénarios d'application

Domaine médical et biologique: pour la Cryoconservation des cellules, des tissus et des vaccins; La cryothérapie en chirurgie dépend également de l'azote liquide.

Industrie alimentaire: les aliments surgelés (tels que les fruits de mer, la viande, les fruits et légumes), les épices moulues congelées, le remplacement du gaz inerte de l'emballage alimentaire, etc. nécessitent tous une grande quantité d'azote liquide.

Fabrication d'électronique et de semi - conducteurs: dans les processus de fabrication de puces, d'encapsulation de LED, etc., l'azote liquide fournit un environnement à très basse température ou sert d'atmosphère protectrice.

Recherche scientifique et éducation: expériences de supraconductivité, recherche physique à basse température, essais de matériaux, etc. ne peuvent pas être séparés de l'azote liquide comme moyen de refroidissement.

Maintenance industrielle: pour l'assemblage à froid des tuyaux, le traitement à froid des pièces métalliques pour améliorer la dureté, ainsi que pour l'étanchéité d'urgence des fuites, etc.