liquéfaction

Procédé utilisé pour liquéfier les gaz en les refroidissant au-dessous de leur température critique.

INDUSTRIE DU FROID

La température T à laquelle un gaz peut être liquéfié dépend de sa pression P, l'ensemble des couples (T, P) pour lesquels la liquéfaction est possible constituant la courbe de condensation du gaz. Cette courbe est limitée vers le haut par le point critique et vers le bas par le point triple.

Tout gaz dont la température critique T_c est supérieure à la température ordinaire T₀ peut être liquéfié par compression isotherme à T₀. Par contre, tout gaz dont la température critique T_c est inférieure à T₀ doit être nécessairement refroidi au-dessous de T_c avant de pouvoir être liquéfié, ce qui peut se faire en plusieurs étapes (liquéfaction en cascade). Parlant d'un fluide dont la température critique T_c est supérieure à T₀′ on le liquéfie par compression à T₀. En lui faisant subir une détente, le liquide est refroidi de T₀ à T₁, le long de la courbe de condensation. En le vaporisant à cette nouvelle pression, il produit du froid à T₁. Un autre gaz, dont le point critique est inférieur à T₀, mais supérieur à T₁, peut alors être liquéfié par compression à T₁, puis, après détente, vaporisé à une température T₂ encore plus basse. Ainsi, de proche en proche, tout gaz peut être refroidi au-dessous de son point critique et liquéfié.

La liquéfaction des gaz dont la température critique est très basse (oxygène : T_c = 155 K ; azote : T_c = 126 K ; hydrogène : T_c = 33 K ; hélium : T_c = 5,2 K) peut être obtenue soit « en cascade », soit en utilisant le gaz à liquéfier que l'on détend par apport de travail extérieur (machine à piston ou à turbine), soit par l'emploi de cryoréfrigérateurs fonctionnant en circuit fermé selon le cycle de Stirling.