Flüssiger Stickstoff für Labor

1. Arbeitsprinzip

Flüssiger Stickstoff für LaborDie grundlegenden Arbeitsabläufe umfassen Luftkompression, Luftreinigung, Kühlung, Trennung und Verflüssigung in fünf Phasen:

Luftkompression: Die Umgebungsluft wird zuerst in den Luftkompressor eingeatmet und erhöht den Druck (in der Regel 5-10 bar) nach einer mehrstufigen Kompression, um die Antriebsbasis für die nachfolgende Verarbeitung bereitzustellen.

Luftreinigung: Druckluft enthält Feuchtigkeit, Öl, Kohlendioxid und Staub und andere Verunreinigungen, die durch mehrstufige Filter (wie Vorfilter, Aktivkohlefilter, Molekülsieb usw.) tiefgereinigt werden müssen, um zu verhindern, dass Verunreinigungen bei niedrigen Temperaturen einfrieren.

Kühlung und Wärmeaustausch: Die gereinigte Hochdruckluft gelangt in den Wärmeaustauscher, führt den Wärmeaustausch mit dem zurückstromenden niedrigen Stickstoff durch und kühlt allmählich auf eine Temperatur nahe der Flüssigkeitstemperatur (etwa -196 ° C).

Lufttrennung: Verwenden Sie die unterschiedlichen Eigenschaften des Siedepunkts der einzelnen Komponenten in der Luft (hauptsächlich Stickstoff 78%, Sauerstoff 21%, Argon etwa 1%), um die Trennung in einem niedrigen Temperatur-Destillationsturm zu erreichen. Der Siedepunkt des Stickstoffs (-195,8 °C) ist niedriger als der des Sauerstoffs (-183 °C), so dass der Stickstoff während des Destillationsprozesses vorrangig verdampft und an der Spitze des Turms angereichert ist, während der Sauerstoff an der Unterseite des Turms angereichert ist.

Verflüssigung und Lagerung: Der abgetrennte hochreine Stickstoff wird weiter gekühlt und verflüssigt und in einem Tieftemperaturtank oder -behälter für den Benutzer gespeichert.

Der gesamte Prozess basiert in der Regel auf der Theorie des Tieftemperaturkühlzyklus, wie dem Linder-Zyklus oder dem Claude-Zyklus, und einige Modelle kombinieren auch die Expansionsmaschinentechnologie, um die Energieeffizienz zu erhöhen.

II. Haupttypen

Abhängig von Kapazität, Struktur und Anwendungsszenario können Flüssigstickstoffzubereitungsmaschinen in folgende Kategorien unterteilt werden:

Kleine Labortypen: Die tägliche Produktion liegt in der Regel zwischen 10 und 100 Litern und ist kompakt, geeignet für Hochschulen, Forschungsinstitute oder kleine medizinische Einrichtungen und kann direkt im Labor platziert werden.

Mittelständischer Industrietyp: Tagesproduktion von 100-1000 Litern, geeignet für kleine und mittlere Lebensmittelverarbeitungsanlagen, Elektronikfabriken oder Bioprobenbibliotheken, oft mit automatisierten Steuersystemen und Fernüberwachungsfunktionen ausgestattet.

Große konzentrierte Gasversorgung: Tausende oder sogar Zehntausende Liter pro Tag, meist in großen Chemiefabriken, Stahlunternehmen oder Flüssigstickstoffverteilungszentren, in der Regel mit integrierten Luftverteilungseinheiten (ASU) für einen kontinuierlich stabilen Betrieb.

Darüber hinaus können sie nach Kühlungsart in:

Reduzierende Ausdehnung: einfache Struktur, niedrige Kosten, aber geringere Effizienz;

Transparente Ausdehnungsmaschine: Gasausdehnung zur Kühlung, hohe Effizienz, geeignet für große und mittlere Geräte.

III. Schlüsseltechnologien

Hocheffiziente Molekularsieb-Adsorptionstechnologie: zur tiefen Entfernung von Wasserdampf und Kohlendioxid, um sicherzustellen, dass das System bei niedrigen Temperaturen nicht verstopft wird.

Kryotemperatur-Destillationsturm-Design: Verbesserte Trenneffizienz und Produktreinheit (in der Regel bis zu 99,999 %) durch regelmäßige Füllstoffe oder effiziente Turm-Platten.

Intelligentes Steuersystem: Integrierte SPS- oder DCS-Systeme für vollautomatischen Start und Stopp, Fehlerbehebung, Energieverbrauchsoptimierung und Fernwartung.

Wärme- und Kühlisolierungstechnologie: Verringern Sie den Verdampfungsverlust von flüssigem Stickstoff durch Vakuum-Multilayer-Isolation (MLI) oder Perlsand-Füllung.

Energieeinsparungsoptimierungsalgorithmus: Reduzierung des Energieverbrauchs pro Einheit flüssiger Stickstoff durch Frequenzregelung, Last-Regulierung und Nachkühlung.

4. Anwendungsszenarien

Medizin und Biologie: für die Gefrierkonservation von Zellen, Geweben und Impfstoffen; Die Gefrierbehandlung während der Operation ist auch abhängig von flüssigem Stickstoff.

Nahrungsmittelindustrie: Schnellgefrorene Lebensmittel (wie Meeresfrüchte, Fleisch, Obst und Gemüse), gefrorene Gewürze und den Ersatz von Inertgasen in Lebensmittelverpackungen erfordern große Mengen an flüssigem Stickstoff.

Elektronik- und Halbleiterherstellung: Flüssiger Stickstoff liefert eine ultratiefe Umgebung oder als Schutzatmosphäre bei der Chipfertigung, LED-Verpackung und anderen Prozessen.

Forschung und Bildung: Überleitungsexperimente, Forschung in der Kryophysik, Materialprüfung usw. können flüssigen Stickstoff als Kühlmittel nicht trennen.

Industrielle Wartung: Für die Kühlmontage von Rohrleitungen, die Kaltbehandlung von Metallteilen zur Erhöhung der Härte und die Notversiegelung von Leckagen usw.