
【机】 air liquefying apparatus
air; airspace; atmosphere
【化】 air
【医】 aer-; aero-; air; physo-
【化】 liquefying plant
空气液化装置(Air Liquefaction Plant)是一种通过深冷技术将空气分离并液化成液态氧、液态氮、液态氩等工业气体的关键设备。其核心原理是利用空气中各组分沸点差异,通过压缩、预冷、膨胀和精馏等步骤实现气体液化分离。
汉英对照定义
“空气液化装置”对应英文术语为“Air Liquefaction Plant”,指基于低温分离技术(Cryogenic Separation)的工业系统。其工作原理遵循林德循环(Linde Cycle)或克劳德循环(Claude Cycle),通过等焓膨胀或等熵膨胀实现温度骤降,使空气组分在-196°C以下相变为液态(来源:国际标准化组织ISO 14111:2019 术语标准)。
热力学过程
典型流程包含:
(依据:美国机械工程师协会ASME PTC 34-2021 流程规范)
系统模块 | 功能描述 | 关键技术参数 |
---|---|---|
空气压缩机 | 提供初始压力能 | 出口压力 0.5-1.0 MPa |
纯化系统 | 吸附H₂O/CO₂等杂质 | 分子筛吸附容量 ≥18% |
主换热器 | 冷热流体能量交换 | 换热效率 ≥95% |
膨胀机 | 产生低温冷量 | 等熵效率 80-85% |
双级精馏塔 | 分离液氧/液氮 | 氧提取率 99.6% |
液氧用于呼吸支持与ICU设备(世界卫生组织WHO医疗气体指南)。
高纯氮气保护半导体晶圆生产(国际半导体技术路线图ITRS 2024)。
液氧/煤油火箭燃料组合(NASA技术报告NASA-TM-107017)。
液氮储能系统(LNES)实现电网调峰(国际能源署IEA储能白皮书)。
权威参考文献:
空气液化装置是一种通过降温和压缩将气态空气转化为液态的工业设备,属于物理变化过程。以下是其核心要点:
1. 基本原理 通过等焓膨胀或等熵膨胀技术持续移除空气中的热量,使其温度降低至临界点以下。由于氧气和氮气的冷凝温度不同(氧90.2K,氮77.3K),混合气体在81.5K时开始液化,液态空气中的氧比例较高,随着温度继续降低,氮含量逐渐增加()。
2. 主要组成部分
3. 典型工作流程 ① 从空分装置提取氮气 → ② 多级压缩 → ③ 分流为膨胀气流和节流气流 → ④ 膨胀降温与换热 → ⑤ 液化储存()。启动阶段常借助液氮加速精馏过程。
4. 应用领域
该装置运行需严格控制温度梯度,不同组分的相变特性决定了液化过程的阶段性。具体参数如液空沸点78.6K,实际应用中会根据需求调整组分比例()。
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