हांग्जो नुझुओ प्रौद्योगिकी समूह कं, लिमिटेड।

तरल नाइट्रोजन, जिसका रासायनिक सूत्र N₂ है, एक रंगहीन, गंधहीन और विषैला द्रव है जो नाइट्रोजन को गहन शीतलन प्रक्रिया द्वारा द्रवीभूत करके प्राप्त किया जाता है। अपने अत्यंत कम तापमान और विविध अनुप्रयोगों के कारण, इसका व्यापक रूप से वैज्ञानिक अनुसंधान, चिकित्सा, उद्योग और खाद्य पदार्थों को जमाने में उपयोग किया जाता है। तो, तरल नाइट्रोजन कैसे बनता है? यह लेख कई पहलुओं से इस प्रश्न का विस्तृत उत्तर प्रदान करेगा: नाइट्रोजन निष्कर्षण, गहन शीतलन वायु पृथक्करण विधि, तरल नाइट्रोजन उत्पादन प्रक्रिया और इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग।

नाइट्रोजन निष्कर्षण

द्रव नाइट्रोजन के उत्पादन के लिए सबसे पहले शुद्ध नाइट्रोजन प्राप्त करना आवश्यक है। नाइट्रोजन पृथ्वी के वायुमंडल का मुख्य घटक है, जो वायु आयतन का 78% है। नाइट्रोजन निष्कर्षण आमतौर पर गहन शीत वायु पृथक्करण तकनीक या दाब स्विंग अधिशोषण (PSA) विधियों का उपयोग करके किया जाता है। गहन शीत वायु पृथक्करण सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली औद्योगिक विधि है। हवा को संपीड़ित और ठंडा करके, यह विभिन्न तापमानों पर ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और अन्य गैस घटकों को अलग करता है। दाब स्विंग अधिशोषण विधि विभिन्न गैसों के लिए अधिशोषकों के विभिन्न अधिशोषण गुणों का उपयोग करती है, जिससे अधिशोषण और विशोषण के चक्र के माध्यम से उच्च-शुद्धता वाली नाइट्रोजन प्राप्त होती है। ये विधियाँ द्रव नाइट्रोजन उत्पादन प्रक्रिया के लिए कच्चे माल के रूप में नाइट्रोजन की शुद्धता और गुणवत्ता सुनिश्चित करती हैं।

गहरी ठंडी हवा पृथक्करण विधि

द्रव नाइट्रोजन के उत्पादन में गहन शीत वायु पृथक्करण विधि प्रमुख चरणों में से एक है। इस विधि में वायु में उपस्थित गैसों के विभिन्न क्वथनांकों का उपयोग करके नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और अन्य गैसीय घटकों को द्रवीभूत करके धीरे-धीरे वाष्पित किया जाता है। नाइट्रोजन का क्वथनांक -195.8°C है, जबकि ऑक्सीजन का -183°C है। तापमान को धीरे-धीरे कम करके, पहले ऑक्सीजन को द्रवीभूत किया जाता है और अन्य गैसों से अलग किया जाता है, जिससे शेष भाग उच्च-शुद्धता वाले नाइट्रोजन के रूप में शेष रह जाता है। इसके बाद, इस नाइट्रोजन को उसके क्वथनांक से नीचे ठंडा करके द्रवीभूत करके द्रवीभूत किया जाता है, जो द्रव नाइट्रोजन निर्माण का मूल सिद्धांत है।

तरल नाइट्रोजन उत्पादन की प्रक्रिया

द्रव नाइट्रोजन उत्पादन की प्रक्रिया में कई मुख्य चरण शामिल हैं: सबसे पहले, पानी और कार्बन डाइऑक्साइड जैसी अशुद्धियों को दूर करने के लिए हवा को संपीड़ित और शुद्ध किया जाता है; फिर, पृथक्करण दक्षता में सुधार के लिए हवा को आमतौर पर लगभग -100°C तक पूर्व-शीतित किया जाता है; इसके बाद, गहन शीत पृथक्करण किया जाता है, जिससे गैस को धीरे-धीरे नाइट्रोजन के द्रवीकरण तापमान तक ठंडा किया जाता है जिससे द्रव नाइट्रोजन गैस प्राप्त होती है। इस प्रक्रिया में, ऊष्मा विनिमायक और फ्रैक्शनेशन टावर विभिन्न घटकों का उचित तापमान पर प्रभावी पृथक्करण सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। अंत में, द्रव नाइट्रोजन गैस को विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए इंसुलेटिंग कंटेनरों में संग्रहित किया जाता है ताकि इसका तापमान अत्यंत कम रहे और वाष्पीकरण से होने वाली हानि को रोका जा सके।

तरल नाइट्रोजन निर्माण में तकनीकी चुनौतियाँ

द्रव नाइट्रोजन के निर्माण के लिए कई तकनीकी चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। पहली चुनौती है कम तापमान वाला वातावरण बनाए रखना, क्योंकि द्रव नाइट्रोजन का क्वथनांक बेहद कम होता है। द्रवीकरण प्रक्रिया के दौरान, -195.8°C से नीचे का तापमान बनाए रखना आवश्यक है, जिसके लिए उच्च-प्रदर्शन वाले प्रशीतन उपकरण और इन्सुलेशन सामग्री की आवश्यकता होती है। दूसरी चुनौती, गहन शीत प्रक्रिया के दौरान, ऑक्सीजन के अत्यधिक संघनन से बचना आवश्यक है क्योंकि द्रव ऑक्सीजन में प्रबल ऑक्सीकरण गुण होते हैं और यह संभावित सुरक्षा जोखिम पैदा करता है। इसलिए, डिज़ाइन प्रक्रिया के दौरान, नाइट्रोजन-ऑक्सीजन पृथक्करण प्रक्रिया को सटीक रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए, और सिस्टम की सुरक्षा और स्थिरता सुनिश्चित करने के लिए उपयुक्त सामग्रियों का उपयोग किया जाना चाहिए। इसके अतिरिक्त, द्रव नाइट्रोजन के परिवहन और भंडारण के लिए तापमान वृद्धि और द्रव नाइट्रोजन वाष्पीकरण हानि को रोकने के लिए विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए देवर फ्लास्क की आवश्यकता होती है।

तरल नाइट्रोजन के वास्तविक अनुप्रयोग

द्रव नाइट्रोजन के निम्न-तापमान गुण इसे विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोगी बनाते हैं। चिकित्सा में, द्रव नाइट्रोजन का उपयोग क्रायोसर्जरी और ऊतक संरक्षण में किया जाता है, जैसे त्वचा के घावों को जमाना और जैविक नमूनों को संरक्षित करना। खाद्य उद्योग में, द्रव नाइट्रोजन का उपयोग भोजन को शीघ्रता से जमाने के लिए किया जाता है, क्योंकि इसका अति-निम्न तापमान वातावरण भोजन को शीघ्रता से जमा सकता है, जिससे कोशिका संरचना को होने वाली क्षति कम होती है और इस प्रकार भोजन का मूल स्वाद और पोषण बरकरार रहता है। अनुसंधान के क्षेत्र में, द्रव नाइट्रोजन का उपयोग अतिचालकता अनुसंधान, निम्न-तापमान भौतिकी प्रयोगों आदि में व्यापक रूप से किया जाता है, जो एक अत्यंत निम्न-तापमान प्रयोगात्मक वातावरण प्रदान करता है। इसके अतिरिक्त, औद्योगिक निर्माण में, द्रव नाइट्रोजन का उपयोग धातु प्रसंस्करण, ऊष्मा उपचार और कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए एक अक्रिय गैस के रूप में किया जाता है। निष्कर्ष

द्रव नाइट्रोजन निर्माण प्रक्रिया एक जटिल भौतिक प्रक्रिया है, जो मुख्यतः गहन शीत वायु पृथक्करण विधियों और द्रवीकरण तकनीकों के माध्यम से प्राप्त की जाती है। द्रव नाइट्रोजन का निम्न-तापमान गुण इसे उद्योग, चिकित्सा और अनुसंधान जैसे विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने में सक्षम बनाता है। नाइट्रोजन गैस के निष्कर्षण से लेकर गहन शीत द्रवीकरण और अंततः इसके अनुप्रयोग तक, प्रत्येक चरण उन्नत प्रशीतन और पृथक्करण तकनीकों की शक्ति को प्रदर्शित करता है। व्यावहारिक संचालन में, तकनीशियनों को ऊर्जा की खपत कम करने और द्रव नाइट्रोजन उत्पादन की दक्षता में सुधार करने के लिए उत्पादन प्रक्रिया को निरंतर अनुकूलित करने की भी आवश्यकता होती है।

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