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Il processo a cascata di liquefazione del gas

1877
  • Raoul Pictet
  • Louis Paul Cailletet
Laboratorio storico che illustra il processo di liquefazione del gas a cascata con attrezzature criogeniche d'epoca.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Questo processo di liquefazione dei gas, sperimentato da Raoul Pictet, liquefa un gas utilizzando una serie di altri gas con punti di ebollizione progressivamente più bassi. Il primo gas viene liquefatto da pressione a temperatura ambiente. La sua evaporazione viene quindi utilizzata per raffreddare e liquefare un secondo gas più volatile, che a sua volta viene utilizzato per raffreddare e liquefare il gas di destinazione, creando una ‘cascata’ di fasi di raffreddamento.

Raoul Pictet’s apparatus in 1877 was a landmark achievement. He used sulfur dioxide (SO2), which liquefies at -10 °C under pressure, as the first stage. By allowing the liquid SO2 to evaporate, he cooled carbon dioxide (CO2) below its temperatura critica, allowing it to be liquefied. The evaporating liquid CO2, which boils at -78 °C, then provided the intense cold needed to cool oxygen gas below its critical temperature (-118 °C). By subjecting this cold oxygen gas to very high pressure, Pictet produced the first visible droplets of liquid oxygen. Louis Paul Cailletet achieved a similar result independently at the same time using a different method. The cascade method is thermodynamically efficient but complex, requiring multiple refrigeration circuits with different refrigerants. It was a crucial step before the development of more integrated systems like the Ciclo di Hampson-Linde, e i suoi principi sono ancora applicati nei moderni cicli di refrigerazione multistadio, in particolare nella produzione di GNL su larga scala.

UNESCO Nomenclature: 2212
- Termodinamica

Tipo

Processo chimico

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Discovery of critical temperatures (Thomas Andrews)
  • Il lavoro di Michael Faraday sulla liquefazione di gas come il cloro e l'ammoniaca
  • Comprensione di calore latente di vaporizzazione
  • Sviluppo di compressori e pompe meccaniche

Applicazioni

  • liquefazione del gas naturale (GNL) in impianti di grandi dimensioni
  • liquefazione precoce dell'ossigeno e dell'azoto
  • ricerca scientifica che richiede molteplici criogenico stadi di temperatura
  • gas industriale processi di separazione
  • sistemi di refrigerazione multistadio

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • sistemi di raffreddamento multistadio integrati per i futuri reattori a fusione
  • refrigerazione a cascata per habitat nello spazio profondo utilizzando risorse in situ
  • impianti criogenici modulari per la produzione decentralizzata di ossigeno medicale
  • raffreddatori termoelettrici a cascata ibridi per una refrigerazione silenziosa e ad alta efficienza
  • sistemi di accumulo di energia criogenica che utilizzano materiali a cambiamento di fase a cascata
  • processi GNL avanzati con circuiti di refrigerante misto, un'evoluzione del principio a cascata
  • conservazione a bassissima temperatura di tessuti e organi biologici
  • sistemi a cascata per la liquefazione dell'idrogeno per l'economia dell'idrogeno
  • processi di riciclaggio criogenico per la separazione di leghe complesse
  • compact cascade coolers for high-temperature superconductor applicazioni
Related to: cascade process, liquefaction, Raoul Pictet, criogenia, refrigeration cycle, boiling point, oxygen, phase change, multi-stage cooling, thermodynamics.

Contesto storico

Il processo a cascata di liquefazione del gas

1869
1871
1876
1877
1880
1882-01-01
1884
1868
1870
1873
1877
1880
1882-01-01
1883
1884

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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