深冷處理設備的發展曆史

產生和維持深低溫，使原料氣液化或分離並提純其組分的設備，又稱深度冷凍處理設備。深冷處理設備的深低溫是指遠低於普通製冷工程所達到和應用的溫度，其範圍一般為120K到接近零度。深低溫設備的用途很廣。例如，氧液化設備和氫液化設備能生產液氧和液氫，作為火箭的推進劑；氦液化設備可生產液氦，用於研究超導材料、超導電技術、空間技術等。又如用天然氣分離設備將原料氣分離，可生產乙烷、乙烯等輕烴化工原料；空氣分離設備可生產氧氣和氮氣，供冶煉鋼鐵、製造合成氨等之用。20世紀70～80年代，空氣分離設備在煤的氣化、汙水處理、紙漿漂白、石油蛋白的發酵和集成電路板生產等新領域得到了應用和推廣。  
      在地球上不存在天然的深低溫環境和深低溫物質，必須利用深低溫設備方能獲得這樣的低溫。1877年，法國的L.P.凱泰和瑞士的R.皮克特分別用實驗室的製冷設備,達到了90.2K以下的深低溫、獲得霧狀液態氧。1893年，英國的J.杜瓦在深低溫液化氣體的貯器方麵首先製成真空瓶，被稱為杜瓦瓶。1895年,德國的C.von林德應用焦耳-湯姆森等焓節流效應,以壓縮機、管式換熱器和節流閥組成原始深低溫設備，並用它液化空氣，使溫度達到80.9K。1898年,杜瓦在林德工作基礎上,用液態空氣預冷氫氣，再經節流閥等焓膨脹,將溫度降到20.4K以下而獲得液氫。1902年，法國的G.克勞德在林德液化設備基礎上加上活塞式膨脹機，以等熵膨脹製冷方法為主也製成液化空氣的設備。1903年出現了商品製氧機。1908年,荷蘭的H.卡默林-昂內斯用同樣原理將液氫預冷氦氣,並在絕熱條件下等焓膨脹,將溫度降到4.2K以下而獲得液氦。1965年，蘇聯的β.С.涅加諾夫等人發明稀釋製冷機，使溫度達到0.025K。70年代以來，人們應用退磁製冷技術使設備的致冷溫度進一步降低。  
      深冷處理設備的深低溫精餾是先將原料氣液化，然後再按各組分冷凝(蒸發)溫度的不同，應用精餾原理分離出各組分，分離過程是在深低溫精餾塔中實現的。這種方法適用於被分離組分冷凝溫度相近的原料氣，如從空氣中分離氧和氮。 
      深低溫分凝是利用原料氣中各組分冷凝溫度的差異，在換熱器中降低原料氣的溫度，由高到低逐個組分進行液化，並在分離器中將液體分離。這種方法適用於被分離組分的冷凝溫度相距較遠的原料氣，如焦爐氣的分離。 
      深低溫吸附是利用多孔性的固體吸附劑具有選擇吸附的特性，在深低溫下吸附某些雜質組分，以獲得純淨的產品的方法。如利用分子篩吸附器在液態空氣下從粗氬中吸附氧和氮，以獲得精氬等。根據工藝的需要，有時單獨使用一種原理，有時幾種原理同時並用。