最初の商用酸素発生器は1903年に登場しました。 1908年、オランダのCamerin Onnesは、液体水素でヘリウムを予冷し、断熱条件下でヘリウムを膨張させ、温度を4.2K未満に下げました。 液体ヘリウムを入手します。 1965年、ソビエト連邦のネガノフらは、温度を0.025Kに到達させるための希釈冷凍機を発明しました。 1970年代以降、人々は減磁冷凍技術を適用して、機器&＃39;の冷凍温度をさらに下げてきました。
ガス液化ガス液化は、液化サイクルに基づく組織液化装置により実現されます。 主な液化サイクルは、リンデ液化サイクルとクロード液化サイクルです。
①リンデ液化サイクル：スロットルバルブの絞り効果を利用して原料ガスを液化するサイクル（図1）。 常圧p1、常温T1の原料ガスは、コンプレッサー内で状態1から状態2に圧縮され、対応する圧力はp2になります。 熱交換器で温度を状態3に下げた後、スロットルバルブで圧力を下げ、等エンタルピー膨張を行います。 4.このとき、ガスの一部が液体に変換され、液体リザーバーから排出されます。 液化されていないガスの一部は、熱交換器で状態1に再加熱され、熱サイクルを形成します。
②クロード液化サイクル：等エントロピー膨張と等エントロピー膨張を冷凍と組み合わせて原料ガスを液化するサイクル（図2）。 常圧ｐ１、常温Ｔ１の原料ガスは、圧縮機の中間温度で状態１から状態２に圧縮され、対応する圧力はｐ２であり、熱交換器Ｅ１により温度が状態３に低下する。 その後、ガスは2つの部分に分割され、ガスの一部は熱交換器E2とE3を通過し続け、状態4と5に冷却され、スロットルバルブを介してエンタルピー膨張して状態6になります。 このとき、ガスの一部が液体に変わり、液体リザーバーから排出されます。 ガスの液化されていない部分は、熱交換器E3で状態8に再加熱され、次に、中程度のエントロピーでエキスパンダーで状態8に膨張され、最後に交換されるガスの別の部分と合流します。ヒーターE2とE1は再加熱されます。状態1に移行し、それによって熱力学的サイクルを形成します。 追加の冷却サイクルを伴うスロットル液化サイクル（アンモニアまたは液体窒素または他の低温源による予冷サイクルなど）または外部冷却サイクルを伴う等エントロピー膨張液化サイクル（外部窒素冷却など）など、これに基づいて開発された他の液化サイクルサイクル）等エントロピー膨張液化サイクル、再生ガス冷凍サイクル（冷蔵庫サイクルを参照）および多段等エントロピー膨張液化サイクル。
上記のさまざまなサイクルは理想的なサイクルです。 ただし、実際のアプリケーションでは、コンプレッサーの圧縮プロセスは等温プロセスではなく、熱交換器は外部からの熱侵入による不十分な再加熱と冷容量損失があり、エキスパンダーは断熱損失と機械的損失があるため、補償を行う必要があります実際の冷凍プロセスで。 プロセスの熱バランスを達成するための対策。
ガス分離一般的に使用される生ガス分離の原理には、極低温精留、極低温分別凝縮、極低温吸着が含まれます。 ①深低温蒸留：まず原料ガスを液化し、次に精留原理を用いて各成分の異なる凝縮（蒸発）温度に応じて成分を分離します。 分離プロセスは、深い極低温精留塔で実現されます。 この方法は、空気からの酸素と窒素の分離など、分離された成分の凝縮温度が類似している原料ガスに適しています。 ②深部低温分離：原料ガス中の各成分の凝縮温度の差を利用して、熱交換器内の原料ガスの温度を下げ、成分を高から低に1つずつ液化し、内の液体を分離します。セパレーター。 この方法は、分離された成分の凝縮温度が遠く離れているコークス炉ガスなどの原料ガスの分離に適しています。 ③深低温吸着：多孔質固体吸着剤を使用すると、特定の不純物成分を深低温で吸着して純粋な製品を得る選択吸着という特徴があります。 たとえば、モレキュラーシーブ吸着器を使用して、液体空気の温度で粗アルゴンから酸素と窒素を吸着し、精製アルゴンを取得します。
プロセスのニーズに応じて、1つの原則が単独で使用されることもあれば、複数の原則が同時に使用されることもあります。