항저우 누주오 테크놀로지 그룹 유한회사

화학식 N₂를 갖는 액체 질소는 질소를 초저온 냉각 과정을 통해 액화시켜 얻는 무색, 무취, 무독성 액체입니다. 극저온의 안정성과 다양한 응용 분야 덕분에 과학 연구, 의학, 산업, 식품 냉동 등 여러 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 그렇다면 액체 질소는 어떻게 만들어질까요? 이 글에서는 질소 추출, 초저온 공기 분리 방법, 액체 질소 생산 공정, 그리고 실제 응용 분야 등 여러 측면에서 액체 질소에 대한 자세한 답변을 제공합니다.

질소 추출

액체 질소 생산의 첫 단계는 순수한 질소를 얻는 것입니다. 질소는 지구 대기의 주요 구성 요소로, 대기 부피의 78%를 차지합니다. 질소 추출에는 일반적으로 심층 냉간 공기 분리 기술이나 압력 스윙 흡착(PSA) 방식이 사용됩니다. 심층 냉간 공기 분리는 산업적으로 가장 널리 사용되는 방법입니다. 공기를 압축하고 냉각함으로써 산소, 질소 및 기타 기체 성분을 서로 다른 온도에서 분리합니다. 압력 스윙 흡착 방식은 각 기체에 대한 흡착제의 서로 다른 흡착 특성을 활용하여 흡착 및 탈착 과정을 반복함으로써 고순도 질소를 얻습니다. 이러한 방법들은 액체 질소 생산 공정의 원료인 질소의 순도와 품질을 보장합니다.

심층 냉기 분리 방식

심층 저온 공기 분리법은 액체 질소 생산의 핵심 단계 중 하나입니다. 이 방법은 공기 중 기체들의 끓는점 차이를 이용하여 질소, 산소 및 기타 기체 성분을 액화시키고 점진적으로 증발시키는 방식입니다. 질소의 끓는점은 -195.8℃이고 산소의 끓는점은 -183℃입니다. 온도를 점차 낮추면 산소가 먼저 액화되어 다른 기체들과 분리되고, 순도가 높은 질소만 남게 됩니다. 그 후, 이 질소를 끓는점 이하로 더 냉각시켜 액체 질소로 액화시키는 것이 액체 질소 제조의 핵심 원리입니다.

액체 질소 생산 과정

액체 질소 생산 과정은 여러 주요 단계로 구성됩니다. 먼저 공기를 압축하고 정제하여 물과 이산화탄소 등의 불순물을 제거합니다. 그런 다음 분리 효율을 높이기 위해 공기를 예냉하는데, 일반적으로 영하 100℃ 정도로 냉각합니다. 이후 초저온 분리 공정을 통해 가스를 질소의 액화 온도까지 서서히 냉각시켜 액체 질소 가스를 얻습니다. 이 과정에서 열교환기와 분별탑은 각 성분을 적절한 온도에서 효과적으로 분리하는 데 중요한 역할을 합니다. 마지막으로, 액체 질소 가스는 극저온 상태를 유지하고 증발 손실을 방지하기 위해 특수 설계된 단열 용기에 저장합니다.

액체 질소 생성의 기술적 과제

액체 질소 제조에는 여러 가지 기술적 난제가 있습니다. 첫째, 액체 질소의 끓는점이 매우 낮기 때문에 저온 환경을 유지해야 합니다. 액화 과정 동안 -195.8℃ 이하의 온도를 유지해야 하므로 고성능 냉동 장비와 단열재가 필요합니다. 둘째, 초저온 공정 중 액체 산소의 과도한 응축을 피해야 합니다. 액체 산소는 강력한 산화성을 가지고 있어 안전상의 위험을 초래할 수 있기 때문입니다. 따라서 설계 과정에서 질소-산소 분리 공정을 정밀하게 제어하고 적절한 재료를 사용하여 시스템의 안전성과 안정성을 확보해야 합니다. 또한, 액체 질소의 운송 및 보관 시에는 온도 상승과 증발 손실을 방지하기 위해 특수 설계된 듀어 플라스크가 필요합니다.

액체 질소의 실제 적용 사례

액체 질소의 저온 특성은 다양한 분야에서 널리 활용될 수 있도록 합니다. 의학 분야에서는 액체 질소가 냉동 수술 및 조직 보존에 사용되는데, 예를 들어 피부 병변 냉동이나 생물학적 시료 보존에 활용됩니다. 식품 산업에서는 액체 질소의 초저온 환경이 식품을 빠르게 냉동시켜 세포 구조 손상을 최소화하고 본래의 맛과 영양을 유지하는 데 도움을 주기 때문에 급속 냉동에 사용됩니다. 연구 분야에서는 초전도 연구, 저온 물리 실험 등에 널리 사용되어 극저온 실험 환경을 제공합니다. 또한 산업 제조 분야에서는 금속 가공, 열처리, 그리고 특정 화학 반응의 발생을 방지하는 불활성 기체로 사용됩니다. 결론

액체 질소의 생성 과정은 주로 초저온 공기 분리법과 액화 기술을 통해 이루어지는 복잡한 물리적 과정입니다. 액체 질소는 저온 특성 덕분에 산업, 의료, 연구 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 합니다. 질소 가스 추출부터 초저온 액화, 그리고 최종적인 응용에 이르기까지 모든 단계에서 첨단 냉각 및 분리 기술의 위력이 드러납니다. 실제 운영 과정에서 기술자들은 에너지 소비를 줄이고 액체 질소 생산 효율을 향상시키기 위해 생산 공정을 지속적으로 최적화해야 합니다.

저희는 공기 분리 장치 제조업체이자 수출업체입니다. 저희 회사에 대해 더 자세히 알고 싶으시면 연락주세요.

담당자: 안나

전화/왓츠앱/위챗: +86-18758589723

Email :anna.chou@hznuzhuo.com