El primer generador d’oxigen comercial va aparèixer el 1903; el 1908, Camerin Onnes dels Països Baixos va refredar l'heli amb hidrogen líquid i el va expandir isentàlpicament en condicions adiabàtiques, reduint la temperatura a menys de 4,2 K. Obtenir heli líquid; el 1965, Neganov de la Unió Soviètica i altres van inventar un refrigerador de dilució per aconseguir que la temperatura arribés a 0,025 K; des dels anys setanta, la gent ha aplicat la tecnologia de refrigeració de desmagnetització per reduir encara més la temperatura de refrigeració de l’equip &.
Liquació de gasos La liquació de gasos es realitza mitjançant equips de liquació de teixits basats en el cicle de liquació. Els principals cicles de liqüefacció són el cicle de liqüefacció Linde i el cicle de liqüefacció de Claude.
① Cicle de liqüefacció de Linde: cicle que utilitza l’efecte d’estrangulació d’una vàlvula d’acceleració per liquar el gas de la matèria primera (Figura 1). El gas de matèria primera de pressió normal p1 i temperatura normal T1 es comprimeix al compressor de l’estat 1 a l’estat 2 i la pressió corresponent és p2. L’intercanviador de calor redueix la temperatura a l’estat 3 i, a continuació, la pressió es redueix amb la vàlvula d’acceleració i es realitza l’expansió de l’isoentalpia fins a l’estat. 4. En aquest moment, part del gas es converteix en líquid i es descarrega del dipòsit de líquid; una part del gas que no s’ha liquat es reescalfa a l’estat 1 de l’intercanviador de calor, formant així un cicle tèrmic.
② Cicle de liqüefacció de Claude: cicle que utilitza l'expansió isentròpica i l'expansió isentàlpica combinades amb la refrigeració per liquar el gas de la matèria primera (Figura 2). El gas de matèria primera de pressió normal p1 i temperatura normal T1 es comprimeix de l’estat 1 a l’estat 2 a la temperatura intermèdia del compressor, la pressió corresponent és p2 i la temperatura es redueix a l’estat 3 mitjançant l’intercanviador de calor E1. Després d’això, el gas es divideix en dues parts, una part del gas continua passant pels intercanviadors de calor E2 i E3, i es refreda als estats 4 i 5 i, a continuació, s’amplia l’entalpia a l’estat 6 a través de la vàlvula d’acceleració. En aquest moment, part del gas es converteix en líquid i es descarrega del dipòsit de líquid; la part no liquada del gas es reescalfa a l’estat 8 de l’intercanviador de calor E3 i després es fusiona amb una altra part del gas que s’expandeix a l’estat 8 de l’expansor amb entropia mitjana i, finalment, s’intercanvia. Els escalfadors E2 i E1 es reescalfen a l’estat 1, formant així un cicle termodinàmic. Altres cicles de liqüefacció es van desenvolupar sobre aquesta base, com ara cicles de liqüefacció d’acceleració amb cicles de refrigeració addicionals (com cicles de pre-refredament amb amoníac o nitrogen líquid o altres fonts fredes) o cicles de liquació de l’expansió isentròpica, amb cicles de refrigeració externs cicle) cicle de liqüefacció d’expansió isèntropa, cicle de refrigeració de gas regeneratiu (vegeu cicle de la nevera) i cicle de liqüefacció d’expansió isèntropa de diverses etapes.
Els diversos cicles anteriors són cicles ideals. Tanmateix, en aplicacions pràctiques, el procés de compressió del compressor no és un procés isotèrmic, l’intercanviador de calor no té prou escalfament i pèrdua de capacitat de fred a causa de la intrusió externa de calor i l’expansor té pèrdues adiabàtiques i pèrdues mecàniques, de manera que cal compensar-lo. en el procés de refrigeració real. Mesures per aconseguir el balanç tèrmic del procés.
Separació de gasos Els principis de separació de gasos crus que s’utilitzen habitualment inclouen la rectificació criogènica profunda, la condensació fraccional criogènica profunda i l’adsorció criogènica profunda. ① Destil·lació profunda i baixa temperatura: primer liquar el gas de la matèria primera i, a continuació, separar els components segons la temperatura de condensació (evaporació) de cada component, utilitzant el principi de rectificació. El procés de separació es realitza en una torre de rectificació criogènica profunda. Aquest mètode és adequat per al gas brut amb una temperatura de condensació similar dels components separats, com ara la separació de l’oxigen i el nitrogen de l’aire. ② Segregació profunda a baixa temperatura: utilitzeu la diferència en la temperatura de condensació de cada component del gas brut per reduir la temperatura del gas brut de l’intercanviador de calor, liquar els components d’un en un d’alt a baix i separar el líquid al separador. Aquest mètode és adequat per a la separació de gas cru, com ara el gas de coc, on la temperatura de condensació dels components separats és llunyana. AdsAdsorció profunda i baixa temperatura: L’ús d’adsorbents sòlids porosos té les característiques d’adsorció selectiva per adsorbir determinats components d’impuresa a temperatures profundes i baixes per obtenir productes purs. Per exemple, s’utilitza un adsorbent de tamís molecular per adsorber oxigen i nitrogen de l’argó cru a la temperatura de l’aire líquid per obtenir argó refinat.
Segons les necessitats del procés, de vegades s’utilitza un principi sol i de vegades s’utilitzen diversos principis simultàniament.