GRUPO TECNOLÓGICO HANGZHOU NUZHUO CO.,LTD.

O nitrogênio líquido, com fórmula química N₂, é um líquido incolor, inodoro e atóxico obtido pela liquefação do nitrogênio através de um processo de resfriamento profundo. É amplamente utilizado em pesquisas científicas, medicina, indústria e congelamento de alimentos devido à sua temperatura extremamente baixa e diversas aplicações. Mas como o nitrogênio líquido é formado? Este artigo fornecerá uma resposta detalhada a essa pergunta sob diversas perspectivas: a extração do nitrogênio, o método de separação do ar por resfriamento profundo, o processo de produção de nitrogênio líquido e suas aplicações práticas.

Extração de nitrogênio

A produção de nitrogênio líquido requer, em primeiro lugar, a obtenção de nitrogênio puro. O nitrogênio é o principal componente da atmosfera terrestre, representando 78% do volume de ar. A extração de nitrogênio é geralmente feita utilizando a tecnologia de separação por ar frio profundo ou métodos de adsorção por oscilação de pressão (PSA). A separação por ar frio profundo é o método industrial mais comum. Ao comprimir e resfriar o ar, separa-se o oxigênio, o nitrogênio e outros componentes gasosos em diferentes temperaturas. O método de adsorção por oscilação de pressão utiliza as diferentes propriedades de adsorção dos adsorventes para diferentes gases, obtendo-se nitrogênio de alta pureza por meio de um ciclo de adsorção e dessorção. Esses métodos garantem a pureza e a qualidade do nitrogênio como matéria-prima para o processo de produção de nitrogênio líquido.

Método de separação de ar frio profundo

O método de separação por ar frio profundo é uma das etapas fundamentais na produção de nitrogênio líquido. Este método utiliza os diferentes pontos de ebulição dos gases presentes no ar para liquefazer e evaporar gradualmente o nitrogênio, o oxigênio e outros componentes gasosos. O ponto de ebulição do nitrogênio é -195,8 °C, enquanto o do oxigênio é -183 °C. Ao reduzir gradualmente a temperatura, o oxigênio é liquefeito primeiro e separado dos demais gases, restando apenas nitrogênio de alta pureza. Posteriormente, esse nitrogênio é resfriado ainda mais abaixo do seu ponto de ebulição para liquefazê-lo em nitrogênio líquido, o que constitui o princípio básico da formação de nitrogênio líquido.

O processo de produção de nitrogênio líquido

O processo de produção de nitrogênio líquido envolve várias etapas principais: primeiro, o ar é comprimido e purificado para remover impurezas como água e dióxido de carbono; em seguida, o ar é pré-resfriado, geralmente a cerca de -100 °C, para melhorar a eficiência da separação; depois, realiza-se a separação a frio profunda, resfriando gradualmente o gás até a temperatura de liquefação do nitrogênio para obter o nitrogênio líquido. Nesse processo, trocadores de calor e torres de fracionamento desempenham um papel crucial para garantir a separação eficaz dos diferentes componentes em temperaturas adequadas. Finalmente, o nitrogênio líquido é armazenado em recipientes isolados especialmente projetados para manter sua temperatura extremamente baixa e evitar perdas por vaporização.

Desafios técnicos na formação de nitrogênio líquido

A formação de nitrogênio líquido exige a superação de diversos desafios técnicos. O primeiro é a manutenção de um ambiente de baixa temperatura, visto que o ponto de ebulição do nitrogênio líquido é extremamente baixo. Durante o processo de liquefação, é necessário manter a temperatura abaixo de -195,8 °C, o que exige equipamentos de refrigeração de alto desempenho e materiais isolantes. Em segundo lugar, durante o processo de resfriamento profundo, deve-se evitar a condensação excessiva de oxigênio, pois o oxigênio líquido possui fortes propriedades oxidantes e representa riscos potenciais à segurança. Portanto, durante o processo de projeto, o processo de separação nitrogênio-oxigênio deve ser controlado com precisão e materiais adequados devem ser utilizados para garantir a segurança e a estabilidade do sistema. Além disso, o transporte e o armazenamento de nitrogênio líquido exigem frascos Dewar especialmente projetados para evitar o aumento da temperatura e a perda por vaporização do nitrogênio líquido.

Aplicações reais do nitrogênio líquido

As propriedades de baixa temperatura do nitrogênio líquido tornam-no amplamente aplicável em diversos campos. Na medicina, o nitrogênio líquido é usado em criocirurgia e preservação de tecidos, como o congelamento de lesões cutâneas e a preservação de amostras biológicas. Na indústria alimentícia, o nitrogênio líquido é usado para o congelamento rápido de alimentos, pois seu ambiente de temperatura ultrabaixa permite o congelamento rápido dos alimentos, reduzindo os danos à estrutura celular e, assim, mantendo o sabor e os nutrientes originais. Na área de pesquisa, o nitrogênio líquido é amplamente utilizado em pesquisas sobre supercondutividade, experimentos de física de baixas temperaturas, etc., proporcionando um ambiente experimental de temperatura extremamente baixa. Além disso, na indústria, o nitrogênio líquido é usado no processamento de metais, tratamento térmico e como gás inerte para evitar a ocorrência de certas reações químicas.

O processo de formação do nitrogênio líquido é um processo físico complexo, realizado principalmente por meio de métodos de separação a frio profundo e tecnologias de liquefação. A baixa temperatura do nitrogênio líquido confere-lhe um papel significativo em diversas áreas, como a indústria, a medicina e a pesquisa. Desde a extração do nitrogênio gasoso até a liquefação a frio profundo e, finalmente, sua aplicação, cada etapa demonstra o poder das tecnologias avançadas de refrigeração e separação. Na prática, os técnicos também precisam otimizar continuamente o processo de produção para reduzir o consumo de energia e aumentar a eficiência da produção de nitrogênio líquido.

Somos fabricantes e exportadores de unidades de separação de ar. Se desejar saber mais sobre nós:

Pessoa de contato: Anna

Tel./Whatsapp/Wechat: +86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com