Pierwszy komercyjny generator tlenu pojawił się w 1903 roku; w 1908 roku Camerin Onnes z Holandii wstępnie schłodzono hel ciekłym wodorem i rozszerzył go w warunkach adiabatycznych, obniżając temperaturę poniżej 4,2 K. Uzyskaj płynny hel; w 1965 r. Neganow ze Związku Radzieckiego i inni wynaleźli lodówkę do rozcieńczania, aby temperatura osiągnęła 0,025 K; od lat 70. XX wieku ludzie stosowali technologię chłodzenia demagnetyzującą, aby jeszcze bardziej obniżyć temperaturę chłodzenia sprzętu'.
Skraplanie gazu Skraplanie gazu jest realizowane przez sprzęt do skraplania tkanek w oparciu o cykl skraplania. Główne cykle upłynniania to cykl upłynniania Lindego i cykl upłynniania Claude'a.
① Cykl skraplania Lindego: Cykl wykorzystujący efekt dławienia zaworu dławiącego do skraplania gazu surowcowego (Rysunek 1). Gaz surowcowy o normalnym ciśnieniu p1 i normalnej temperaturze T1 jest sprężany w sprężarce ze stanu 1 do stanu 2, a odpowiadające mu ciśnienie wynosi p2. Temperatura jest obniżana do stanu 3 przez wymiennik ciepła, a następnie ciśnienie jest obniżane przez przepustnicę i następuje rozprężenie izoentalpii do stanu. 4. W tym czasie część gazu jest przekształcana w ciecz i odprowadzana ze zbiornika cieczy; część gazu, która nie została skroplona, jest ponownie podgrzewana do stanu 1 w wymienniku ciepła, tworząc w ten sposób cykl cieplny.
② Cykl skraplania Claude'a: cykl, który wykorzystuje ekspansję izentropową i ekspansję izentalpową w połączeniu z chłodzeniem w celu upłynnienia gazu surowcowego (Rysunek 2). Gaz surowcowy o normalnym ciśnieniu p1 i normalnej temperaturze T1 jest sprężany ze stanu 1 do stanu 2 w temperaturze pośredniej w sprężarce, odpowiednie ciśnienie wynosi p2, a temperatura jest obniżana do stanu 3 przez wymiennik ciepła E1. Następnie gaz dzieli się na dwie części, część gazu dalej przechodzi przez wymienniki ciepła E2 i E3 i jest schładzana do stanów 4 i 5, a następnie jest rozprężana entalpii do stanu 6 przez przepustnicę. W tym czasie część gazu zamienia się w ciecz i jest odprowadzana ze zbiornika cieczy; nieskroplona część gazu jest ponownie podgrzewana do stanu 8 w wymienniku ciepła E3, a następnie łączy się z inną częścią gazu, która jest rozprężana do stanu 8 w ekspanderze z entropią medium, a na koniec zostaje wymieniona Podgrzewacze E2 i E1 są ponownie podgrzewane do stanu 1, tworząc w ten sposób cykl termodynamiczny. Inne cykle skraplania opracowane na tej podstawie, takie jak dławienie cykli skraplania z dodatkowymi cyklami chłodzenia (takie jak cykle wstępnego schładzania amoniakiem lub ciekłym azotem lub innymi źródłami zimna) lub cykle skraplania izentropowego rozprężania z zewnętrznymi cyklami chłodzenia (takie jak zewnętrzne chłodzenie azotem cykl skraplania izentropowego, cykl chłodzenia gazu regeneracyjnego (patrz cykl chłodzenia) i wielostopniowy cykl skraplania izentropowego rozprężania.
Powyższe różne cykle są idealnymi cyklami. Jednak w praktycznych zastosowaniach proces sprężania sprężarki nie jest procesem izotermicznym, wymiennik ciepła ma niewystarczającą utratę wydajności dogrzewania i zimna z powodu wtargnięcia zewnętrznego ciepła, a ekspander ma straty adiabatyczne i straty mechaniczne, dlatego należy zastosować kompensację w rzeczywistym procesie chłodzenia. Środki do osiągnięcia bilansu cieplnego procesu.
Separacja gazów Powszechnie stosowane zasady separacji gazu surowego obejmują głęboką kriogeniczną rektyfikacji, głęboką kriogeniczną kondensację frakcyjną i głęboką kriogeniczną adsorpcję. ①Destylacji głębokiej i niskotemperaturowej: najpierw upłynnij gaz surowcowy, a następnie oddziel składniki zgodnie z różną temperaturą kondensacji (parowania) każdego składnika, stosując zasadę rektyfikacji. Proces separacji realizowany jest w głębokiej kriogenicznej wieży rektyfikacyjnej. Metoda ta jest odpowiednia dla gazu surowego o podobnej temperaturze kondensacji rozdzielonych składników, np. oddzielenie tlenu i azotu od powietrza. ②Głęboka segregacja w niskich temperaturach: użyj różnicy temperatury kondensacji każdego składnika w surowym gazie, aby obniżyć temperaturę surowego gazu w wymienniku ciepła, upłynnij składniki jeden po drugim od wysokiego do niskiego i oddziel ciecz w separator. Ta metoda jest odpowiednia do oddzielania surowego gazu, takiego jak gaz koksowniczy, gdzie temperatura kondensacji oddzielonych składników jest daleko. ③Adsorpcja w głębokich i niskich temperaturach: Zastosowanie porowatych adsorbentów stałych ma cechy adsorpcji selektywnej w celu adsorpcji niektórych składników zanieczyszczeń w głębokich i niskich temperaturach w celu uzyskania czystych produktów. Na przykład adsorber z sitem molekularnym służy do adsorpcji tlenu i azotu z surowego argonu w temperaturze ciekłego powietrza w celu uzyskania rafinowanego argonu.
W zależności od potrzeb procesu czasami stosuje się jedną zasadę samodzielnie, a czasami kilka zasad jednocześnie.