1. Compressione e raffreddamento:
* comprimere il gas: Il gas viene compresso ad alta pressione, il che aumenta la sua temperatura.
* Raffreddare il gas compresso: Il gas compresso viene quindi raffreddato usando una serie di scambiatori di calore. Questo può essere fatto usando un sistema di refrigerazione o sfruttando l'effetto Joule-Thomson (in cui il gas si raffredda mentre si espande).
2. Distillazione criogenica:
* Distillazione frazionaria: Il gas raffreddato e compresso viene passato attraverso un'alta colonna chiamata colonna di distillazione frazionaria.
* Gradiente di temperatura: La colonna è progettata per avere un gradiente di temperatura, con la parte superiore che è il più freddo e il fondo è il più caldo.
* Separazione: Mentre il gas si sposta su nella colonna, si raffredda ulteriormente. I componenti con i più alti punti di ebollizione (ossigeno, quindi azoto) si condensano a diversi livelli nella colonna, mentre il componente del punto di ebollizione più basso (elio) rimane gassoso.
* Collezione: L'ossigeno liquido e l'azoto vengono raccolti nei rispettivi punti di condensazione e l'elio gassoso viene raccolto nella parte superiore della colonna.
Temperature specifiche:
* Oxygen: -183 ° C (-297 ° F)
* azoto: -196 ° C (-321 ° F)
* elio: -269 ° C (-452 ° F)
Considerazioni importanti:
* alta pressione: Mantenere l'alta pressione durante il processo è cruciale per una liquefazione di successo.
* Isolamento efficiente: L'intero sistema deve essere estremamente ben isolato per prevenire il trasferimento di calore dall'ambiente circostante, il che potrebbe far bollire i gas liquefatti.
* Sicurezza: I gas liquefatti sono altamente volatili e richiedono una manipolazione e uno stoccaggio specializzati per prevenire esplosioni o asfissia.
Applicazioni commerciali:
La distillazione criogenica è ampiamente utilizzata nei seguenti settori:
* Medical: L'ossigeno liquido viene utilizzato per scopi medici, come negli ospedali e nell'ossigeno terapia.
* Industrial: L'azoto liquido viene utilizzato per il congelamento, la macinatura criogenica e altri processi industriali.
* Ricerca scientifica: L'elio liquido è cruciale per la ricerca di superconduttività, l'imaging della risonanza magnetica e altri esperimenti scientifici.
È importante notare che questa è una spiegazione semplificata. L'effettivo processo di liquefazione di questi gas comporta ingegneria complessa e apparecchiature sofisticate.
