질소 액화는 주로 다음 측면을 포함하여 여러 주요 단계를 포함하는 프로세스입니다.
1. 원료 준비
첫째, 고순도 질소를 원료로 준비해야 한다. 자연계에서 질소는 대기의 주성분으로 전체 부피의 약 78%를 차지합니다. 그러나 공기에서 직접 추출된 질소에는 산소, 수증기 및 기타 가스와 같은 불순물이 포함되어 있습니다. 따라서 액화하기 전에 질소를 정화하여 순도가 필요한 수준에 도달하도록 해야 합니다. 여기에는 일반적으로 불순물을 제거하기 위해 흡착제나 기타 정제 기술을 사용하는 작업이 포함됩니다.
2. 압축
다음으로 정제된 질소를 압축해야 합니다. 가스의 액화는 온도뿐만 아니라 압력에도 영향을 받기 때문입니다. 가스 법칙에 따르면 가스의 압력을 높이면 끓는점을 낮추어 액화가 가능해집니다. 질소 액화 과정에서는 일반적으로 질소를 수 기압 이상으로 압축해야 합니다.
3. 냉각
압축된 질소는 극도로 낮은 온도로 냉각되어야 합니다. 이는 질소의 임계온도가 약 -147도 정도로 낮기 때문입니다. 이 온도 이하에서만 질소가 액화될 수 있습니다. 냉각 공정은 일반적으로 여러 단계로 나누어집니다. 먼저 사전 냉각한 다음 심층 냉각합니다. 사전 냉각은 초기에 질소 온도를 낮추고 후속 심층 냉각 공정의 부하를 줄일 수 있습니다. 심층 냉각은 냉동 시스템을 사용하여 질소를 액화 온도까지 더 냉각시킵니다.
4. 액화
질소가 충분히 낮은 온도로 냉각되면 액화되기 시작합니다. 이 과정은 일반적으로 질소가 액체 상태로 변할 때까지 고압 하에서 추가로 냉각되는 특수 액화기에서 발생합니다. 액화질소는 급속히 기화되는 것을 방지하기 위해 단열용기에 보관할 수 있습니다.
5. 보관 및 운송
액화질소는 적절하게 보관하고 운송해야 합니다. 액체질소는 끓는점이 극히 낮기 때문에 열이 유입되는 것을 막아 액체질소가 급속히 증발하는 것을 방지하기 위한 특수 단열재와 용기가 필요합니다. 산업 생산에서 액체 질소는 일반적으로 대형 단열 저장 탱크에 저장되거나 단열 파이프라인을 통해 사용 장소로 운송됩니다.
요약하면, 질소 액화는 원료 준비, 압축, 냉각, 액화, 저장 및 운송을 포함한 여러 주요 단계를 포함하는 프로세스입니다. 각 단계는 매우 중요하며 부적절한 연결로 인해 액화 실패 또는 비효율성이 발생할 수 있습니다.
