液氮制备技术创新总结

液氮制备技术创新总结汇报

一、技术背景与行业需求

液氮作为工业冷却剂、生物样本保存介质及超导材料制冷核心，广泛应用于食品、医疗、科研领域。传统液氮制备依赖空气分馏法，需精密控制压力、温度及组分分离流程，操作复杂且存在安全风险（如压力波动导致设备故障）。本专利提出一种简化流程、提升安全性的液氮制备方法，通过优化膨胀机与冷冻机协同控制，解决压力稳定性难题。

二、核心技术方案

1. 工艺流程步骤

• 步骤1：向膨胀机提供冷却水（基础热交换保障）。

• 步骤2：依次启动压缩机、第一膨胀机、第二膨胀机（分阶段激活核心设备）。

• 步骤3：采用低温冷冻机对系统预冷却，同步调整冷箱进气量以控制系统压力（核心创新点）。

• 步骤4：当第一膨胀机进出口温度达额定值时，动态调节其转速（精准温控关键）。

2. 关键控制节点

• 阀门操作：膨胀机转速略低于额定值时，完全关闭第一膨胀机的增压气回流阀和增压气流阀（避免气体回流损失）。

• 温度参数：

• 冷冻机氮气进口温度：32–35℃（常温进气）。

• 冷冻机氮气出口温度：-200℃至-245℃（深冷液氮生成点）。

• 冷冻机启停：当进入冷冻机的气体温度低于限定值时启动冷冻机（节能策略）。

三、技术创新优势

四、应用价值与市场前景

1. 安全效益：通过压力稳定控制，避免液氮制备中常见的设备爆裂风险，尤其适用于中小型气体生产厂商。

2. 成本优势：简化流程减少设备投入（如省去多级减压阀），维护成本降低。

3. 行业适配性：

• 食品工业：快速冷冻生产线液氮供应；

• 医疗领域：生物样本存储的稳定液氮源；

• 科研场景：超导材料实验的低温环境构建。

4. 专利壁垒：核心技术（进气量控制+双膨胀机温控）已形成知识产权保护，技术转化潜力高。

五、实施案例与数据验证

• 实施例参数：

• 初始氮气温度：33℃（符合32–35℃进口要求）。

• 冷冻机出口温度：-230℃（达-200~-245℃目标区间）。

• 压力波动范围：±0.5 MPa（显著低于传统工艺±2.0 MPa）。

• 效能对比：

  相同产能下，本方法较传统空气分馏法 缩短启动时间40%，单位液氮生产成本下降18%。

六、总结

该专利通过**“低温冷冻机预冷 + 冷箱进气量动态调压 + 膨胀机转速温控”**三重技术耦合，实现了液氮制备的流程简化与安全升级。其核心价值在于：

1. 操作安全性：压力稳定性为行业突出痛点提供解决方案；

2. 经济性：降低能耗与设备维护成本；

3. 技术普适性：适用于工业化量产与小型定制化需求。
   建议企业关注该专利的技术转化，尤其在液氮供应链升级、高附加值低温应用场景中优先落地。