Het vloeibaar maken van stikstof is een proces dat verschillende belangrijke stappen omvat, en dat voornamelijk de volgende aspecten omvat:
1. Voorbereiding van grondstoffen
Ten eerste moet er zeer zuivere stikstof als grondstof worden bereid. In de natuur is stikstof het hoofdbestanddeel van de atmosfeer, goed voor ongeveer 78% van het totale volume. Stikstof die rechtstreeks uit de lucht wordt gehaald, bevat echter onzuiverheden zoals zuurstof, waterdamp en andere gassen. Daarom moet de stikstof vóór het vloeibaar maken worden gezuiverd om ervoor te zorgen dat de zuiverheid het vereiste niveau bereikt. Meestal wordt hierbij gebruik gemaakt van adsorbentia of andere zuiveringstechnologieën om onzuiverheden te verwijderen.
2. Compressie
Vervolgens moet de gezuiverde stikstof worden gecomprimeerd. Dit komt omdat het vloeibaar maken van gas niet alleen afhankelijk is van de temperatuur, maar ook van de druk. Volgens de gaswet helpt het verhogen van de druk van het gas het kookpunt te verlagen, waardoor vloeibaarmaking mogelijk wordt. Bij het vloeibaar maken van stikstof is het gewoonlijk nodig om de stikstof tot meer dan enkele atmosfeer te comprimeren.
3. Koeling
De gecomprimeerde stikstof moet vervolgens worden gekoeld tot extreem lage temperaturen. Dit komt doordat de kritische temperatuur van stikstof laag is, ongeveer -147 graad. Alleen onder deze temperatuur kan stikstof vloeibaar worden gemaakt. Het koelproces wordt doorgaans in verschillende fasen verdeeld: eerst voorkoelen en daarna diepkoelen. Voorkoeling kan in eerste instantie de temperatuur van stikstof verlagen en de belasting van het daaropvolgende diepe koelproces verminderen. Diepkoeling maakt gebruik van een koelsysteem om de stikstof verder af te koelen tot de vloeibaarmakingstemperatuur.
4. Vloeibaar maken
Wanneer de stikstof wordt afgekoeld tot een temperatuur die laag genoeg is, begint deze vloeibaar te worden. Dit proces vindt meestal plaats in een speciale vloeibaarmaker, waar de stikstof onder hoge druk verder wordt gekoeld totdat deze vloeibaar wordt. De vloeibaar gemaakte stikstof kan in een geïsoleerde container worden opgeslagen om te voorkomen dat deze snel verdampt.
5. Opslag en transport
De vloeibaar gemaakte stikstof moet op de juiste manier worden opgeslagen en getransporteerd. Omdat het kookpunt van vloeibare stikstof extreem laag is, zijn speciale isolatiematerialen en containers nodig om te voorkomen dat er warmte binnendringt, waardoor wordt voorkomen dat de vloeibare stikstof snel verdampt. Bij de industriële productie wordt vloeibare stikstof doorgaans opgeslagen in grote geïsoleerde opslagtanks of via geïsoleerde pijpleidingen naar de plaats van gebruik getransporteerd.
Samenvattend is het vloeibaar maken van stikstof een proces dat meerdere belangrijke stappen omvat, waaronder de voorbereiding van grondstoffen, compressie, koeling, vloeibaar maken, opslag en transport. Elke stap is cruciaal, en elke onjuiste koppeling kan leiden tot mislukte liquefactie of inefficiëntie.
