Stickstoff-Verflüssigungsanlage
Motivation
Das II. Physikalische Institut der RWTH Aachen betreibt als zentrale Einrichtung der Fachgruppe Physik zwei Stickstoffverflüssigungsanlagen, mit der sich der Stickstoff aus der Luft verflüssigen lässt. Somit entfällt der externe Ankauf von Stickstoff.
Technisch wird verflüssigter Stickstoff als Kühlmittel zum Erreichen tiefer Temperaturen eingesetzt. Stickstoff kondensiert bei einer Temperatur von 77,35 K. Da er direkt aus der Atemluft gewonnen werden kann, ist er für Temperaturen über 77,35 K dem teuren Flüssig-Helium vorzuziehen. So können unter anderem Hochtemperatur-Supraleiter preisgünstig gekühlt werden. Ebenso wird der flüssige Stickstoff für den Betrieb der Heliumverflüssigungsanlage benötigt, um die Produktionsrate zu erhöhen. Hierbei wird pro Liter flüssigem Helium ein Liter flüssiger Stickstoff benötigt.
Verflüssigung
Die Stickstoffverflüssigungsanlagen der Firma Phillips können bis zu 60 Liter flüssigen Stickstoff pro Stunde produzieren. Der Stickstoff wir aus der Luft gewonnen. Die Abkühlung erfolgt in zwei Kühlstufen, wobei im ersten Kühlprozess der Sauerstoff vom Stickstoff getrennt und abgeschieden wird (aufgrund unterschiedlicher Verflüssigungstemperaturen). Im zweiten Kühlvorgang wird der übriggebliebene Stickstoff verflüssigt und in 500 bis 1000 Liter Vorratsgefäße gefüllt. Über eine Transferleitung kann die Heliumverflüssigungsanlage im Nachbarraum direkt mit flüssigem Stickstoff zur Vorkühlung des Heliumgases versorgt werden.