실험실 액체 질소 제조기

1. 작업원리

실험실 액체 질소 제조기기본 워크플로우에는 공기 압축, 공기 정화, 냉각, 분리 및 액화의 다섯 단계가 포함됩니다.

공기압축: 환경공기는 먼저 공기압축기에 흡입되여 다급압축을 거쳐 압력 (일반적으로 5~10bar) 을 제고하여 후속처리에 동력기초를 제공한다.

공기정화: 압축공기는 수분, 유분, 이산화탄소 및 먼지 등 불순물을 함유하고있으므로 다급려과기 (예를 들면 예비려과기, 활성탄려과기, 분자체 등) 를 통해 깊이있게 정화하여 저온에서 불순물이 동결되여 시스템을 막는것을 방지해야 한다.

냉각과 열교환: 정화된 고압공기는 열교환기에 들어가 환류된 저온질소가스와 열교환을 진행하여 점차 액화온도 (약 -196 ℃) 에 접근하게 된다.

공기 분리: 공기 중의 각 성분 (주로 질소 78%, 산소 21%, 아르곤 약 1%) 의 비등점이 다른 특성을 이용하여 저온 정류탑에서 분리한다.질소 비등점 (-195.8 ℃) 은 산소 (-183 ℃) 보다 낮기 때문에 정류 과정에서 질소는 우선적으로 증발하여 탑 꼭대기에 풍부하고 산소는 탑 바닥에 풍부하다.

액화 및 저장: 분리된 고순도 질소는 더욱 냉각되고 액화되어 저온 두와탱크나 저장탱크에 저장되어 사용자가 사용할 수 있도록 한다.

전반 과정은 일반적으로 린드순환이나 클라우드순환 등 저온랭동순환리론에 기초하며 일부 기종은 또 팽창기기술을 결합하여 에너지효률을 제고시켰다.

2. 주요 유형

생산 능력, 구조 및 응용 시나리오에 따라 액체 질소 제조기는 다음과 같은 유형으로 나눌 수 있습니다.

소형 실험실형: 일일 생산량은 보통 10-100리터 사이이며, 부피가 치밀하여 대학교, 연구소 또는 소형 의료기관에서 사용하기에 적합하며, 실험실에 직접 배치할 수 있다.

중형 공업형: 일일 생산량은 100-1000리터이며, 중소형 식품 가공 공장, 전자 제조 공장 또는 생물 샘플 창고에 적용되며, 항상 자동 제어 시스템과 원격 모니터링 기능을 갖추고 있다.

대형 집중 가스 공급형: 하루 생산량은 수천 리터 심지어 수만 리터에 달하며, 주로 대형 화학 공장, 철강 기업 또는 액체 질소 배송 센터에 사용되며, 일반적으로 공분 장치 (ASU) 를 집적하여 연속적이고 안정적인 운행 능력을 갖추고 있다.

또한 냉각 방식에 따라 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

절류팽창형: 구조가 간단하고 원가가 낮지만 효률이 비교적 낮다.

투평팽창기종: 기체팽창을 리용하여 작업하여 랭동하고 효률이 높으며 대중형설비에 적용된다.

3. 핵심 기술

고효율 분자체 흡착 기술: 수증기와 이산화탄소를 깊이 제거하여 시스템이 저온에서 얼지 않고 막히지 않도록 합니다.

저온 정류탑 설계: 정규 충전재 또는 고효율 탑판을 사용하여 분리 효율과 제품 순도를 높입니다 (일반적으로 99.999% 이상).

지능형 제어 시스템: PLC 또는 DCS 시스템을 통합하여 완전 자동 부팅, 문제 해결, 에너지 최적화 및 원격 운영을 지원합니다.

단열 및 보냉 기술: 진공 다층 단열 (MLI) 이나 펄 모래 충전 등의 방식으로 액체 질소 증발 손실을 크게 줄인다.

에너지 절약 최적화 알고리즘: 주파수 변환 제어, 부하 조절과 여냉 회수 등 수단을 통해 단위 액체 질소 에너지 소모를 줄인다.

4. 응용장면

의료 및 생물 분야: 세포, 조직 및 백신을 냉동 보존하는 데 사용;수술 중 냉동치료도 액체질소에 의존한다.

식품공업: 냉동식품 (예를 들면 해산물, 육류, 과일과 채소), 냉동연마 향료, 식품포장 타성기체 치환 등은 모두 대량의 액질소가 필요하다.

전자 및 반도체 제조: 칩 제조, LED 패키지 등의 공정에서 액체 질소는 초저온 환경을 제공하거나 분위기를 보호합니다.

과학 연구와 교육: 초전도 실험, 저온 물리 연구, 재료 테스트 등은 액체 질소를 냉각 매체로 떠날 수 없다.

산업 유지보수: 파이프 냉각 조립, 금속 부품 냉각 처리로 경도를 높이고 긴급 누출 봉쇄 등에 사용됩니다.