1. Compression et refroidissement:
* Compresser le gaz: Le gaz est comprimé à une haute pression, ce qui augmente sa température.
* refroidir le gaz comprimé: Le gaz comprimé est ensuite refroidi à l'aide d'une série d'échangeurs de chaleur. Cela peut être fait en utilisant un système de réfrigération ou en exploitant l'effet Joule-Thomson (où le gaz se refroidit à mesure qu'il se dilate).
2. Distillation cryogénique:
* Distillation fractionnaire: Le gaz comprimé refroidi est passé à travers une haute colonne appelée colonne de distillation fractionnée.
* Gradient de température: La colonne est conçue pour avoir un gradient de température, le haut étant le plus froid et le bas étant le plus chaud.
* Séparation: Lorsque le gaz monte dans la colonne, il refroidit davantage. Les composants avec les points d'ébullition les plus élevés (oxygène, puis azote) se condensent à différents niveaux dans la colonne, tandis que le composant de point d'ébullition le plus bas (hélium) reste gazeux.
* Collection: L'oxygène liquide et l'azote sont collectés à leurs points de condensation respectifs, et l'hélium gazeux est collecté en haut de la colonne.
Températures spécifiques:
* oxygène: -183 ° C (-297 ° F)
* azote: -196 ° C (-321 ° F)
* Helium: -269 ° C (-452 ° F)
Considérations importantes:
* haute pression: Le maintien d'une haute pression tout au long du processus est crucial pour réussir la liquéfaction.
* Isolation efficace: L'ensemble du système doit être extrêmement bien isolé pour éviter le transfert de chaleur de l'environnement, ce qui pourrait faire bouillir les gaz liquéfiés.
* Sécurité: Les gaz liquéfiés sont très volatils et nécessitent une manipulation et un stockage spécialisés pour empêcher les explosions ou l'asphyxie.
Applications commerciales:
La distillation cryogénique est largement utilisée dans les industries suivantes:
* médical: L'oxygène liquide est utilisé à des fins médicales, comme dans les hôpitaux et l'oxygénothérapie à domicile.
* industriel: L'azote liquide est utilisé pour la congélation, le broyage cryogénique et d'autres processus industriels.
* Recherche scientifique: L'hélium liquide est crucial pour la recherche de supraconductivité, l'imagerie IRM et d'autres expériences scientifiques.
Il est important de noter qu'il s'agit d'une explication simplifiée. Le processus réel de liquéfier ces gaz implique une ingénierie complexe et un équipement sophistiqué.
