Generator oksigen komersial pertama muncul pada tahun 1903; pada tahun 1908, Camerin Onnes dari Belanda melakukan pra-pendinginan helium dengan hidrogen cair dan mengembangkannya secara isenthalpik dalam kondisi adiabatik, menurunkan suhu hingga di bawah 4.2K. Dapatkan helium cair; pada tahun 1965, Neganov Uni Soviet dan yang lainnya menemukan lemari es pengencer untuk membuat suhu mencapai 0,025K; sejak tahun 1970-an, orang telah menerapkan teknologi pendinginan demagnetisasi untuk lebih mengurangi suhu pendinginan peralatan'.
Pencairan gas Pencairan gas diwujudkan dengan peralatan pencairan jaringan berdasarkan siklus pencairan. Siklus pencairan utama adalah siklus pencairan Linde dan siklus pencairan Claude.
Siklus Pencairan Linde: Siklus yang menggunakan efek pelambatan katup throttle untuk mencairkan bahan baku gas (Gambar 1). Bahan baku gas tekanan normal p1 dan suhu normal T1 dikompresi dalam kompresor dari keadaan 1 ke keadaan 2, dan tekanan yang sesuai adalah p2. Temperatur diturunkan ke keadaan 3 oleh penukar panas, dan kemudian tekanan dikurangi oleh katup throttle, dan ekspansi isoentalpi dilakukan ke keadaan tersebut. 4. Pada saat ini, sebagian dari gas diubah menjadi cair dan dikeluarkan dari reservoir cair; bagian dari gas yang belum dicairkan dipanaskan kembali ke keadaan 1 di penukar panas, sehingga membentuk siklus termal.
Siklus Pencairan Claude: Siklus yang menggunakan ekspansi isentropik dan ekspansi isenthalpik yang dikombinasikan dengan pendinginan untuk mencairkan gas bahan mentah (Gambar 2). Bahan baku gas tekanan normal p1 dan suhu normal T1 dikompresi dari keadaan 1 ke keadaan 2 pada suhu antara di kompresor, tekanan yang sesuai adalah p2, dan suhu dikurangi ke keadaan 3 oleh penukar panas E1. Setelah itu, gas dibagi menjadi dua bagian, sebagian gas terus melewati penukar panas E2 dan E3, dan didinginkan ke keadaan 4 dan 5, dan kemudian entalpi diperluas ke keadaan 6 melalui katup throttle. Pada saat ini, sebagian gas berubah menjadi cair dan dikeluarkan dari reservoir cair; bagian gas yang tidak dicairkan dipanaskan kembali ke keadaan 8 di penukar panas E3, dan kemudian bergabung dengan bagian lain dari gas yang diekspansi ke keadaan 8 di ekspander dengan entropi sedang, dan akhirnya dipertukarkan Pemanas E2 dan E1 dipanaskan kembali untuk menyatakan 1, sehingga membentuk siklus termodinamika. Siklus pencairan lainnya dikembangkan atas dasar ini, seperti siklus pencairan pelambatan dengan siklus pendinginan tambahan (seperti siklus pra-pendinginan dengan amonia atau nitrogen cair atau sumber dingin lainnya) atau siklus pencairan ekspansi isentropik, dengan siklus pendinginan eksternal ( Seperti pendinginan nitrogen eksternal siklus) siklus pencairan ekspansi isentropik, siklus pendinginan gas regeneratif (lihat siklus lemari es) dan siklus pencairan ekspansi isentropik multi-tahap.
Berbagai siklus di atas merupakan siklus ideal. Namun, dalam aplikasi praktis, proses kompresi kompresor bukanlah proses isotermal, penukar panas memiliki pemanasan ulang yang tidak mencukupi dan kehilangan kapasitas dingin karena intrusi panas eksternal, dan expander memiliki kerugian adiabatik dan kerugian mekanis, sehingga kompensasi perlu diambil. dalam proses pendinginan yang sebenarnya. Langkah-langkah untuk mencapai keseimbangan panas dari proses.
Pemisahan gas Prinsip-prinsip pemisahan gas mentah yang umum digunakan meliputi pembetulan kriogenik dalam, kondensasi fraksi kriogenik dalam dan adsorpsi kriogenik dalam. Distilasi suhu dalam dan rendah: pertama cairkan bahan baku gas, dan kemudian pisahkan komponen sesuai dengan suhu kondensasi (penguapan) yang berbeda dari masing-masing komponen, menggunakan prinsip rektifikasi. Proses pemisahan diwujudkan dalam menara rektifikasi kriogenik yang dalam. Metode ini cocok untuk gas mentah dengan suhu kondensasi yang sama dari komponen yang dipisahkan, seperti pemisahan oksigen dan nitrogen dari udara. Pemisahan suhu rendah yang dalam: gunakan perbedaan suhu kondensasi setiap komponen dalam gas mentah untuk mengurangi suhu gas mentah di penukar panas, cairkan komponen satu per satu dari tinggi ke rendah, dan pisahkan cairan di pemisah. Metode ini cocok untuk pemisahan gas mentah seperti gas oven kokas dimana suhu kondensasi komponen yang dipisahkan jauh. Adsorpsi suhu dalam dan rendah: Penggunaan adsorben padat berpori memiliki karakteristik adsorpsi selektif untuk menyerap komponen pengotor tertentu pada suhu dalam dan rendah untuk mendapatkan produk murni. Misalnya, penyerap saringan molekuler digunakan untuk mengadsorpsi oksigen dan nitrogen dari argon mentah pada suhu udara cair untuk mendapatkan argon halus.
Sesuai dengan kebutuhan proses, terkadang satu prinsip digunakan sendiri, dan terkadang beberapa prinsip digunakan secara bersamaan.